KR101858447B1

KR101858447B1 - 결정 결함의 검출방법

Info

Publication number: KR101858447B1
Application number: KR1020147000814A
Authority: KR
Inventors: 웨이 펑 쿠; 후미오 타하라; 유우키 오오이
Original assignee: 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2018-05-16
Also published as: US20140119399A1; US9606030B2; JP2013021276A; JP5440564B2; WO2013008391A1; KR20140061345A

Abstract

본 발명은, 질소를 도프한 초기 산소농도 8ppma(JEIDA) 이하의 실리콘 단결정 웨이퍼에 존재하는 결정 결함의 검출방법에 있어서, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼에 산소분위기 하에서 열처리를 행함으로써, 상기 결정 결함 내에 산소를 주입하여, 결함 사이즈가 25㎚ 이하인 결정 결함을 표면화하여 검출 가능하게 하는 공정과, 상기 열처리 후의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 검출하는 공정을 포함하고, 상기 열처리시에 있어서의, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 산소 고용도와 초기 산소농도의 비율을, α=산소 고용도/초기 산소농도로 했을 때, α를 1 이상 3 이하의 범위가 되도록 상기 열처리에 있어서의 열처리 온도를 설정하는 결정 결함의 검출방법이다. 이에 따라, 질소가 도프된 저산소 농도의 실리콘 단결정 웨이퍼에 존재하는, 특히 사이즈가 작은 결정 결함을 검출할 수 있는 결정 결함의 검출방법이 제공된다.

Description

결정 결함의 검출방법{METHOD FOR DETECTING CRYSTAL DEFECTS}

본 발명은, 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 검출하는 방법에 관한 것으로, 특히, 결정 결함을 표면화(현재화(顯在化))시켜 검출하는 방법에 관한 것이다.

실리콘 단결정은, 산소농도를 저하시키면, 결정 결함 사이즈가 작아지는 경향이 있다. 예를 들어, 초기 격자간 산소농도가 8ppma 이하, 특히 5ppma 이하와 같이 저산소 농도의 실리콘 단결정으로부터 잘려진 실리콘 단결정 웨이퍼와 같은 경우, BMD(Bulk Micro Defect), COP(Crystal Originated Particle), 「공동(空洞)」등의 미소한 결정 결함의 검출이 어렵기 때문에, 잘려진 실리콘 단결정 웨이퍼가 무결함영역인지 아닌지 결함영역의 판정이 매우 곤란해졌다.

사이즈가 미소한 탓에 검출이 곤란한 결정 결함에 대해서는, 이 결정 결함을 표면화하는 처리를 행하고 나서 검출을 행하는 방법이 알려져 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, 실리콘 웨이퍼의 평가방법에 있어서, 특정 측정장치에 의해 검출 가능한 산소 석출물의 하한 사이즈보다 작은 산소 석출물을 함유하는 실리콘 웨이퍼에, 새로운 산소 석출물을 발생시키는 일 없이 산소 석출물을 성장시키는 열처리를 가하여, 상기 하한 사이즈보다 작은 산소 석출물 전부를 상기 특정 측정장치에 의해 검출 가능한 사이즈로 성장시킨 후에, 상기 실리콘 웨이퍼 중의 산소 석출물 밀도를 상기 특정 측정장치에 의해 측정하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 평가방법이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 벌크 실리콘 기판 중의 결정 결함을 표면화하는 방법에 있어서, 500℃~1300℃의 범위 내의 온도에 있어서 비환원성 분위기 중에서 실시되는, 「표면화 열처리」라 칭하는 열처리에 가하는 방법이 기재되어 있다. 이 「표면화 열처리」는 구체적으로는, 산소, 아르곤 또는 질소 혹은 이들 2개의 혼합물의 분위기 하에서 행해진다.

일본특허공개 2002-246429호 공보 일본특허공개 2007-273977호 공보

그러나, 상기와 같은 특허문헌 1, 2의 방법에서는, 저산소 농도의 실리콘 단결정 웨이퍼(저산소 웨이퍼)의 경우, BMD, COP, 및 「공동」등의 미소한 결정 결함의 검출이 곤란해지게 되었다는 문제가 있었다. 특히, 질소가 도프된 8ppm 이하의 저산소 웨이퍼에서는, 결함 사이즈가 보다 작아지므로, 특히 「공동」과 같은 25㎚ 이하의 미소결함은, 현재의 결함평가의 방법에서는 검출할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 질소가 도프된 저산소 농도의 실리콘 단결정 웨이퍼에 존재하는, 특히 사이즈가 작은 결정 결함을 검출할 수 있는 결정 결함의 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 질소를 도프한 초기 산소농도 8ppma(JEIDA) 이하의 실리콘 단결정 웨이퍼에 존재하는 결정 결함의 검출방법에 있어서, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼에 산소분위기 하에서 열처리를 행함으로써, 상기 결정 결함 내에 산소를 주입하여, 결함 사이즈가 25㎚ 이하인 결정 결함을 표면화하여 검출 가능하게 하는 공정과, 상기 열처리 후의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 검출하는 공정을 포함하고, 상기 열처리시에 있어서의, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 산소 고용도(이하, 간단히 산소 고용도라 기재함)와 초기 산소농도의 비율을, α=산소 고용도/초기 산소농도로 했을 때, α를 1 이상 3 이하의 범위가 되도록 상기 열처리에 있어서의 열처리 온도를 설정하는 것을 특징으로 하는 결정 결함의 검출방법을 제공한다.

이렇게 하여, α가 1 이상 3 이하의 범위가 되도록 열처리 온도를 설정한 열처리에 의해, 결함 사이즈가 25㎚ 이하인 결정 결함의 대다수를 표면화하여 검출 가능하게 할 수 있다. 이 표면화한 결정 결함을 검출함으로써, 결함 사이즈가 25㎚ 이하였던 결정 결함도 검출할 수 있다.

이 경우, 상기 열처리 온도를 900℃~1200℃로 하고, 상기 열처리를 행하는 시간을 10~60분으로 하는 것이 바람직하다.

이러한 열처리 온도 및 열처리 시간이라면, 보다 확실하게 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 표면화할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 질소 도프농도를, 1×10¹³~1×10¹⁵atoms/㎤로 하는 경우에 호적하다.

이러한 질소 도프농도의 실리콘 단결정 웨이퍼에서는, 특히 결정 결함의 사이즈가 작으므로, 본 발명에 의해 결정 결함을 표면화하여 검출하는 방법이 특히 유효하다.

또한, 본 발명은, 상기 결정 결함의 검출을, 광산란 방식의 파티클 카운터에 의한 검출, 컨포컬(confocal)광학계의 레이저 현미경에 의한 검출, 및, RIE법에 의한 검출 중 하나에 의해 행할 수 있다.

이들과 같은 방법에 의해, 본 발명에 의해 표면화된 결정 결함을 검출할 수 있다.

본 발명에 따른 결정 결함의 검출방법이라면, 특히 결정 결함의 결함 사이즈가 작은, 질소가 도프된 저산소 웨이퍼여도, 결함 사이즈가 작은 결정 결함을 표면화하여 검출 가능하도록 할 수 있다. 이 표면화한 결정 결함을 검출함으로써, 결함 사이즈가 25㎚ 이하였던 결함도 검출할 수 있다. 그 결과, 질소가 도프된 저산소 웨이퍼의 결정 결함을 보다 정확하게 평가할 수 있다.

도 1은, 열처리에 의한 결정 결함의 거동을 설명하는 모델 중 하나로서, 본 발명의 방법에 의해 결정 결함의 표면화가 가능한 모델을 나타내는 개념도이다.
도 2는, 열처리에 의한 결정 결함의 거동을 설명하는 모델 중 하나를 나타내는 개념도이다.
도 3은, 열처리에 의한 결정 결함의 거동을 설명하는 모델 중 하나를 나타내는 개념도이다.
도 4는, 열처리에 의한 결정 결함의 거동을 설명하는 모델 중 하나를 나타내는 개념도이다.
도 5는, 실시예 및 비교예에 있어서, 표면결함을 Lasertec Corporation제 MAGICS를 이용하여 검출했을 때의 화상이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하나, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

우선, 본 발명에서 결정 결함을 검출 가능하게 하는 메커니즘에 대하여 설명한다.

상기와 같이, 저산소 농도의 실리콘 단결정 웨이퍼(저산소 웨이퍼)의 경우, BMD, COP, 및 「공동」등의 미소한 결정 결함의 검출이 곤란해지게 되었다는 문제가 있었다. 특히, 질소가 도프된 저산소 웨이퍼에서는, 결함 사이즈가 보다 작아지므로, 특히 「공동」과 같은 25㎚ 이하의 미소결함은, 현재의 결함평가 방법에서는 검출할 수 없었다.

미소한 BMD, COP의 결함 검출용 고감도 평가방법으로는, 반응성 이온 에칭에 의한 RIE(Reactive Ion Etching)법이나, 레이저의 산란에 의해 웨이퍼 단면을 검사하는 방법(예를 들어, Raytex Corporation제의 결정 결함 검사장치 MO441를 이용하는 방법) 등이 있다.

RIE법은 검출 하한값이 약 10㎚이고, 미소 BMD의 검출에 유효하지만, 내면 산화막이 얇은 COP에 대해서는 검출 하한값보다 큰 사이즈여도 검출되지 않는다는 문제가 있었다.

한편, 웨이퍼 단면에 대한 레이저 산란법의 경우에는, 웨이퍼 표층의 정보를 얻을 수 없고, 벌크의 결함평가에만 적용 가능하였다. 또한, 평가되는 영역이 좁아, 결정 결함의 면내 분포를 평가할 수 없다는 문제가 있었다.

이에, 본 발명에서는, 우선 실리콘 단결정 웨이퍼에 산소분위기 하에서 열처리를 행함으로써 미소한 결정 결함 내에 산소를 주입하여 미소결함 내에 내면 산화막을 형성함과 함께, 결함 사이즈를 크게 하여, 표면화시킨다. 다음에, 이와 같이 열처리 후 표면화한 결정 결함을 소정의 방법에 의해 검출한다.

결정 결함을 표면화시키기 위한 열처리에 있어서의 산소의 주입은, 열처리 온도에서의 실리콘 단결정 웨이퍼의 산소 고용도가, 웨이퍼의 초기 산소농도 이상(산소 고용도≥초기 산소농도)인 것이 절대 조건이다. 즉, 웨이퍼의 산소의 고용도가 낮으면 결정 결함 중에 산소를 주입할 수 없다.

열처리 온도가 높아짐에 따라, 웨이퍼의 산소 고용도는 높아지고, 웨이퍼 중에 산소를 주입하기 쉬워진다.

그러나, 열처리 온도가 너무 높으면 산소를 웨이퍼 중에 주입하여도, 승온 단계에서 결정 결함이 외방(外方) 확산되거나, 사이즈가 작은(임계 사이즈보다 훨씬 작은 경우) 결정 결함이 소멸되어, 결정 결함의 평가를 적정하게 행할 수 없다.

반대로, 열처리 온도가 너무 낮으면 산소 고용도와 웨이퍼 중의 산소농도의 차가 작아져서, 결정 결함 중에 산소주입이 곤란해져 결정 결함의 표면화를 할 수 없다.

그 결과, 웨이퍼 중의 산소농도에 대하여, 적절한 열처리 온도, 요컨대 적절한 산소의 고용도로 할 필요가 있다고 생각하여, 산소 고용도/초기 산소농도와 결정 결함의 거동의 관계에 대하여 조사하였다.

여기에서는, (1) 결정 결함의 표면화가 가능한 모델, (2) 외방 확산 모델, (3) 내방 확산(결함소멸) 모델, (4) 결정 결함의 표면화가 충분하지 않은 모델이라고 하는 4가지 모델이 있으므로, 도 1~4를 참조하면서 이 모델들에 대하여 설명한다.

(1) 결정 결함의 표면화가 가능한 모델

도 1을 참조하여, 결정 결함의 표면화가 가능한 모델을 설명한다. 이 모델은, 후술하는 바와 같이, 1≤α(=산소 고용도/초기 산소농도)≤3일 때에 성립된다.

도 1(a)는 열처리 전 단계의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정상태를 나타내고 있다. COP, BMD, 공동 등의 결정 결함이 존재해 있으며, COP로는, 특히 작은 사이즈인 것이나, 산화막이 얇은 것 등도 존재해 있다.

이 실리콘 단결정 웨이퍼에 대해 열처리를 행할 때(열처리 단계)의 결정 결함의 변화를 도 1(b-1)의 승온 단계와 도 1(b-2)의 산소확산 단계에 걸쳐 설명한다. 승온 단계에서는, 분위기 중의 산소에 의해 웨이퍼 표면에 산화막이 형성되고, 웨이퍼 내에 격자간 실리콘이 발생한다. 이 격자간 실리콘의 도입에 따라, COP의 산화막이 얇아지거나, 공동 등 축소되는 경향이 있지만, 소멸되지는 않는다. 다음의 산소확산 단계에서는, 분위기 중의 산소의 주입에 의해, COP는 그 내면 산화막이 두꺼워져서, BMD는 그 사이즈가 확대되고, 공동은 그 내면에 산화막이 형성된다. 이에 따라, 각 결정 결함이 표면화된다.

이처럼 산소분위기 하에서의 열처리에 의해 결정 결함이 표면화되어, 도 1(c)에 나타낸 바와 같이, 표면화한 결정 결함의 검출이 가능해진다.

한편, 도 1에서 점선은, 열처리 전 단계와 비교한 산소농도의 변화를 도면에 표시한 것이다. 결정 결함이 표면화되는 영역은 산소주입된 영역(산소농도를 나타내는 점선에 의해 산소농도가 열처리 전보다도 증가하고 있음이 나타나 있는 영역)이다.

(2) 외방 확산 모델

도 2를 참조하여, 산소가 외방 확산되는 모델을 설명한다. 이 모델은, 후술하는 바와 같이, 산소 고용도/초기 산소농도=α<1일 때에 성립된다.

도 2(a)는 도 1(a)와 마찬가지로, 열처리 전 단계의 결정상태를 나타내고 있다.

도 2(b)는 열처리 단계를 나타내고 있다. 실리콘 단결정 웨이퍼의 산소농도가 웨이퍼의 산소 고용도보다 높은 경우, 표면에 산화막이 형성되어, 격자간 실리콘이 발생하고, 또한, 웨이퍼 표층에 존재해 있던 산소의 외방 확산이 일어난다. 이에 따라, 이하와 같은 현상이 발생한다. 먼저, 산소의 외방 확산에 의해, COP 내면 산화막이 녹아, 공동이 된다. 또한, 격자간 실리콘의 주입에 의해, 공동이 매워지고, 작아진다. 또한, 작은 공동이 매워져, 결정 결함이 소멸된다. 그 때문에, 웨이퍼 표층부의 결함상태 및 결함수가 변하기 때문에, 그 상태로는 정확한 결함평가를 할 수 없다(도 2(c) 참조).

한편, 도 2에서 점선은, 열처리 전 단계와 비교한 산소농도의 변화를 도면에 표시한 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 표층부분의 산소가 외방 확산되어 저하되고 있다.

(3) 내방 확산(결함소멸) 모델

도 3을 참조하여, 산소가 내방 확산되어, 결정 결함이 소멸되는 모델을 설명한다. 이 모델은, 후술하는 바와 같이, 산소 고용도/초기 산소농도=α>3일 때에 성립된다.

도 3(a)는 도 1(a) 및 도 2(a)와 마찬가지로, 열처리 전 단계의 결정상태를 나타내고 있다.

이 실리콘 단결정 웨이퍼에 대하여 열처리를 행할 때(열처리 단계)의 결정 결함의 변화를 도 3(b-1)의 승온 단계와 도 3(b-2)의 산소확산 단계에 걸쳐 설명한다. 웨이퍼에 결함 사이즈가 작은, 공동이 존재하는 경우, (b-1)의 승온 단계에서 임계 사이즈보다 작은 결정 결함이 소멸된다. 또한, 산소확산 단계에서는, 표면 산화막 형성이 촉진되어, 격자간 실리콘의 주입이 우세해지므로, 공동을 매워 공동결함이 소멸된다.

또한, 웨이퍼 표층에서는, 임계 사이즈 이상의 결정 결함이 승온 단계에서 조금 녹는다. 단, 산소의 내방 확산에 따라 결정 결함이 성장된다(COP 내면 산화막이 두꺼워지고, 공동 내면에 산화막이 형성되고, BMD도 성장된다).

도 3에서 점선은, 열처리 전 단계와 비교한 산소농도의 변화를 도면에 표시한 것이다. 결정 결함이 표면화되는 영역은 산소주입된 영역(산소농도를 나타내는 점선에 의해 산소농도가 열처리 전보다도 증가하고 있음이 나타나 있는 영역)이다.

이 모델에서는, 상기와 같이 표층 결함이 소멸되는 경우가 있으므로, 열처리 후에 광산란 방식의 파티클 카운터나, 컨포컬 광학계의 레이저 현미경을 이용하여 표층 결함의 평가를 할 때에 정확한 평가를 할 수 없다(도 3(c) 참조).

(4) 결정 결함의 표면화가 충분하지 않은 모델

도 4를 참조하여, 열처리 온도가 너무 낮은 경우에 결정 결함의 표면화가 충분하게 되지 않는 모델을 설명한다. 도 4(a)는 도 1(a), 도 2(a) 및 도 3(a)와 마찬가지로, 열처리 전 단계의 결정상태를 나타내고 있다.

도 4(b)는 열처리 단계를 나타내고 있다. 열처리 온도가 너무 낮은 경우, 표면 산화막 성장속도가 느리고, 발생하는 격자간 실리콘이 적기 때문에, COP, BMD, 공동은 사이즈가 작아도 소멸되지 않는다. 또한, 산소확산계수가 작기 때문에, 웨이퍼 표층에 약간의 산소주입만 있을 뿐이다. 결국, 열처리 후에도 원래의 웨이퍼 상태에 영향을 주지 않아, 결정 결함의 표면화에 효과가 없다. 즉, 도 4(c)의 측정단계의 웨이퍼는 도 4(a)의 초기 웨이퍼와 비교할 때 변화가 거의 없다.

도 4에서 점선은, 열처리 전 단계와 비교한 산소농도의 변화를 도면에 표시한 것이다.

(실험)

결정 결함의 표면화를 위해 가장 적합한 α=산소 고용도/초기 산소농도의 값(상기 모델 중, (1) 결정 결함의 표면화가 가능한 모델에 적합한 값)을 구하기 위해, 이하의 실험을 행하였다.

질소 도프한 웨이퍼의 열처리 온도와 산소 고용도의 관계 및 여러가지 기판의 초기 산소농도(1, 3, 5, 8, 10ppma(JEIDA))에 각각 여러 가지 열처리 조건(온도: 900, 1000, 1100, 1200, 1250℃, 시간: 30분 고정, 산소분위기)으로, 컨포컬 광학계의 레이저 현미경(Lasertec Corporation제 MAGICS)을 이용하여 평가함으로써, 결정 결함 검출의 유무를 판단하고, 나아가 상기 4가지 모델 중 어디에 해당하는지를 추정하였다.

상기 실험으로부터, 결함을 표면화할 수 있는 α=산소 고용도/초기 산소농도의 관계를 도출하였다. 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 표 1에서, 기호[○]는 열처리 전 단계와 비교할 때 결정 결함이 증가한 경우를 나타내고 있고, 기호[×]는 열처리 전 단계와 비교할 때 결정 결함이 감소 또는 소멸된 경우를 나타내고 있다. 또한, α<1인 경우에는 (2) 외방 확산 모델에 해당하는 것으로 추정되고, α>3인 경우에는 (3) 내방 확산(결함소멸) 모델에 해당하는 것으로 추정된다. 한편, (4) 결정 결함의 표면화가 충분하지 않은 모델은, 열처리 온도가 이 예보다도 훨씬 낮은 온도에서 나타나는 것으로 추정된다.

그 결과, α=산소 고용도/초기 산소농도로 했을 때, α를 1~3의 범위가 되도록 열처리 조건을 선택한다면, 질소 도프한 저산소 농도의 실리콘 단결정 웨이퍼여도, 적정한 결함평가가 가능함을 알 수 있다.

이상의 지견을 통해, 본 발명에서는, 질소를 도프한 초기 산소농도 8ppma(JEIDA) 이하의 실리콘 단결정 웨이퍼에 존재하는 결정 결함을 표면화하기 위해 이하와 같이 산소분위기 하에서 열처리를 행한다. 즉, 열처리시에 있어서의, 실리콘 단결정 웨이퍼의 산소 고용도와 초기 산소농도의 비율을, α=산소 고용도/초기 산소농도로 했을 때, α를 1 이상 3 이하의 범위가 되도록 열처리에 있어서의 열처리 온도를 설정하여, 실리콘 단결정 웨이퍼에 산소분위기 하에서 열처리를 행함으로써, 결정 결함 내에 산소를 주입하여, 결함 사이즈가 25㎚ 이하인 결정 결함을 표면화하여 검출 가능하게 한다. 이에 따라, 결함 사이즈가 25㎚ 이하인 결정 결함의 대다수를 표면화하여 검출 가능하게 할 수 있다. 이 표면화한 결정 결함을 검출함으로써, 결함 사이즈가 25㎚ 이하였던 결정 결함도 검출할 수 있다.

결정 결함의 표면화를 위한 열처리 조건을, 온도를 900℃~1200℃로 하고, 시간을 10~60분으로 함으로써, 적당한 산소 고용도가 되어, 결정 결함 내에 산소를 주입할 수 있으므로, 보다 확실하게 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 표면화할 수 있다.

본 발명은 질소 도프한 저산소 웨이퍼이면 적용 가능한데, 질소 도프농도가 1×10¹³~1×10¹⁵atoms/㎤인 경우에 특히 호적하다. 이와 같은 질소 도프농도의 실리콘 단결정 웨이퍼에서는, 특히, 결정 결함의 사이즈가 작으므로, 본 발명에 의해 결정 결함을 표면화하여 검출하는 방법이 특히 유효하다.

이렇게 표면화한 결정 결함을 검출하는 방법으로는, 공지의 방법을 적당히 채용할 수 있다. 특히, 광산란 방식의 파티클 카운터에 의한 검출, 컨포컬 광학계의 레이저 현미경에 의한 검출, 및, RIE법에 의한 검출 등을 이용하여 검출할 수 있다. 예를 들어, 광산란 방식의 파티클 카운터로는, KLA Tencor사제 SP-1, 컨포컬 광학계의 레이저 현미경으로는, Lasertec Corporation제 MAGICS 등의 장치를 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의해 표면화한 결정 결함의 검출을 위해, 표면화한 결정 결함에 포함되는 산화물을 HF 에칭에 의해 제거할 수도 있다. 여기서 말하는 표면화한 결정 결함에 포함되는 산화물이란, 예를 들어, COP의 내면의 후막화된 산화막, BMD(즉, 산소 석출물), 공동의 내면에 형성된 산화막 등이다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1~3, 비교예 1~3)

우선, 직경 200mm, 산소농도 4ppma(JEIDA), 질소농도 3×10¹³atoms/㎤, V 영역(공공(空孔;Vacancy))이 많은 영역으로, 공공이란 실리콘원자의 부족으로부터 발생하는 원자레벨 크기의 결함이다.)의 실리콘 단결정 웨이퍼를, 6매, 동일한 실리콘 단결정 잉곳으로부터 잘라내어 준비하였다.

다음에, 이 중 5매의 웨이퍼에 대하여, 각각, 산소 고용도와 초기 산소농도에 대해, α=산소 고용도/초기 산소농도가 0.75(비교예 2), 1(실시예1), 1.5(실시예2), 3(실시예3), 3.5(비교예 3)가 되도록 열처리 조건을 조정하여 열처리를 행하였다. 한편, 비교를 위해, 준비한 6매 중 1매의 웨이퍼는, 표면화 열처리를 행하지 않았다(비교예 1). 구체적인 열처리 조건은 산소분위기 하에서, 온도 및 시간은 뒤에 나타내는 표 2의 조건으로 행하였다.

열처리 후의 각 실시예 및 비교예의 각 웨이퍼(단, 비교예 1은 열처리를 하지 않음)의 결정 결함을, 컨포컬 광학계의 레이저 현미경(Lasertec Corporation제 MAGICS)을 이용하여 평가하였다.

도 5에, 표면결함의 검출결과의 화상을 나타낸다. 실시예1~3, 즉, α가 각각 1, 1.5, 3인 경우에 대해서는, 열처리를 행하지 않은 웨이퍼(비교예 1)와 비교할 때 결정 결함이 많이 검출되었고, 미소 사이즈의 결정 결함이 표면화된 것을 알 수 있었다. 한편, 비교예 2, 3, 즉, α가 각각 0.75, 3.5인 경우에 대해서는, 열처리를 행하지 않은 웨이퍼(비교예 1)와 비교할 때 결정 결함이 감소되어, 결정 결함의 표면화의 목적은 달성할 수 없었다.

이상의 결과를 이하의 표 2에 정리하였다.

한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims

질소를 도프한 초기 산소농도 8ppma(JEIDA) 이하의 실리콘 단결정 웨이퍼에 존재하는 결정 결함의 검출방법에 있어서,
상기 실리콘 단결정 웨이퍼에 산소분위기 하에서 열처리를 행함으로써, 상기 결정 결함 내에 산소를 주입하여, 결함 사이즈가 25㎚ 이하인 결정 결함을 표면화하여 검출 가능하게 하는 공정과,
상기 열처리 후의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 검출하는 공정
을 포함하고,
상기 열처리시에 있어서의, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 산소 고용도와 초기 산소농도의 비율을, α=산소 고용도/초기 산소농도로 했을 때, α를 1 이상 3 이하의 범위가 되도록 상기 열처리에 있어서의 열처리 온도를 설정하는 것을 특징으로 하는 결정 결함의 검출방법.
제1항에 있어서,
상기 열처리 온도를 900℃~1200℃로 하고, 상기 열처리를 행하는 시간을 10~60분으로 하는 것을 특징으로 하는 결정 결함의 검출방법.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 질소 도프농도를, 1×10¹³~1×10¹⁵atoms/㎤로 하는 것을 특징으로 하는 결정 결함의 검출방법.
제2항에 있어서,
상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 질소 도프농도를, 1×10¹³~1×10¹⁵atoms/㎤로 하는 것을 특징으로 하는 결정 결함의 검출방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정 결함의 검출을, 광산란 방식의 파티클 카운터에 의한 검출, 컨포컬 광학계의 레이저 현미경에 의한 검출, 및, RIE법에 의한 검출 중 하나에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 결정 결함의 검출방법.