JP2001081000A - Method of evaluating crystal defect in silicon single crystal - Google Patents
Method of evaluating crystal defect in silicon single crystalInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、チョクラルスキー
法(以下、CZ法ということがある)によって育成され
た低酸素濃度シリコン単結晶中の結晶欠陥、あるいは欠
陥が存在する領域を検出する結晶欠陥の検出並びに評価
方法に関する。The present invention relates to a crystal for detecting a crystal defect or a region where a defect exists in a low-oxygen-concentration silicon single crystal grown by the Czochralski method (hereinafter sometimes referred to as the CZ method). The present invention relates to a defect detection and evaluation method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進ん
でいる。それに応じて基板となるシリコンウエーハの高
品質化も進み、シリコン単結晶、特にCZ法によって得
られるシリコン単結晶においては、単結晶育成時に結晶
中に導入される結晶欠陥(FPD、LSTD、COP等
のグローイン欠陥:grown−in)の低減化が進ん
でいる。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been highly integrated. Accordingly, the quality of the silicon wafer serving as the substrate has been improved, and in the case of silicon single crystals, particularly silicon single crystals obtained by the CZ method, crystal defects (FPD, LSTD, COP, etc.) introduced into the crystals during single crystal growth. (Glow-in defect) has been reduced.
【0003】はじめに、昨今の低欠陥結晶について説明
する。CZ法によるシリコン単結晶の育成において、成
長条件の選択により単結晶にはベイカンシィ(Vaca
ncy)と呼ばれる空孔型の点欠陥が集合して結晶欠陥
を形成する領域(以下、V領域と称することがある)か
らなるものと、インタースティシアル−シリコン(In
terstitial−Silicon)と呼ばれるシ
リコンの格子間にシリコン原子が集合して発生する転位
や余分なシリコン原子の塊が多く存在する領域(以下、
I領域と称することがある)からなるものがあることが
知られている。従来のCZ法による引上げ方法では、製
造コストや単結晶をウエーハに加工した時にリング状に
発生するOSF(酸化誘起積層欠陥、Oxidatio
n Induced Stacking Fault)
が存在しないという考えから、結晶を比較的速く成長さ
せられるV領域での製造が広く行われてきた。First, recent low defect crystals will be described. In growing a silicon single crystal by the CZ method, a vacancy (Vaca) is added to the single crystal by selecting a growth condition.
ncy), a region in which vacancy-type point defects are gathered to form a crystal defect (hereinafter sometimes referred to as a V region) and an interstitial-silicon (In) region.
A region called a tertiary-silicon where a large amount of dislocations and extra silicon atoms are generated due to the aggregation of silicon atoms between silicon lattices (hereinafter, referred to as a region).
It is known that there is an I region. In the conventional pulling method by the CZ method, the manufacturing cost and the OSF (oxidation-induced stacking fault, Oxidatio) generated in a ring shape when a single crystal is processed into a wafer.
n Induced Stacking Fault)
Because of the notion that no crystal exists, production in the V region where crystals can be grown relatively quickly has been widely performed.
【0004】しかし、最近の研究開発により、このV領
域とI領域の中間域には、過飽和なベイカンシィや、イ
ンタースティシアル−シリコンの少ないニュートラル
(Neutral)な領域(以下、N領域と称すること
がある)が存在することが確認され、そして、前述のグ
ローイン欠陥はあくまでもベイカンシィやインターステ
ィシアル−シリコンが過飽和な状態の時に発生するもの
で、多少のベイカンシィやインタースティシアル−シリ
コンの偏りがあっても凝集を起こすのに十分な過飽和度
でなければグローイン欠陥としては存在しないことが知
られている。However, due to recent research and development, in the intermediate region between the V region and the I region, a supersaturated vacancy or a neutral region with little interstitial-silicon (hereinafter referred to as an N region). Is present), and the above-mentioned glow-in defect occurs only when the vacancy or interstitial-silicon is in an oversaturated state, and there is a slight vacancy or interstitial-silicon bias. It is known that glow-in defects do not exist unless the degree of supersaturation is sufficient to cause aggregation.
【0005】従って、V領域とI領域の間に存在するN
領域で結晶が構成されるようにシリコン単結晶の育成を
行えば、結晶欠陥の非常に少ない単結晶を育成すること
が可能であるが、その一方では、V領域とI領域の間に
はN領域と同時にOSFあるいは単結晶をウエーハ状に
加工した時に表面にリング状に現れるOSFリングと呼
ばれる結晶欠陥(酸化誘起積層欠陥)が密集する領域も
同時に存在している。Accordingly, the N existing between the V region and the I region
If a silicon single crystal is grown so that a crystal is formed in the region, it is possible to grow a single crystal having very few crystal defects, but on the other hand, an N region is formed between the V region and the I region. At the same time as the region, there is also a region in which crystal defects (oxidation-induced stacking faults) called OSF rings appearing in a ring shape on the surface when the OSF or single crystal is processed into a wafer shape are dense.
【0006】今日のシリコン単結晶の製造では、欠陥密
度の極めて低いウエーハを得るため、単結晶中の酸素濃
度を低下させると共に、このV領域とI領域の中間に存
在するN領域を含んだ、或は全てがN領域でできた単結
晶の育成が行われ始めているが、しかし、一方ではこの
V領域とI領域の間に存在するOSFあるいはOSFリ
ングと呼ばれる欠陥域の存在を適切に把握することが結
晶品質を確保する上で重要な課題となっている。In today's silicon single crystal production, in order to obtain a wafer having a very low defect density, the oxygen concentration in the single crystal is reduced, and an N region present between the V region and the I region is included. Alternatively, single crystals are grown entirely in the N region, but on the other hand, the existence of a defect region called an OSF or an OSF ring existing between the V region and the I region is appropriately grasped. This is an important issue in securing crystal quality.
【0007】さらには、結晶中の酸素濃度が10×10
17atoms/cm3 (ASTM’79)以下になるよ
うな結晶の低欠陥化を目的とした結晶中の酸素濃度の低
下により、OSFあるいはOSFリングとなる核は存在
するが、通常の検査方法ではOSFあるいはOSFリン
グとしてその存在を検出できない製品も出てきており、
低酸素濃度の結晶であっても結晶中に存在する欠陥ある
いは欠陥となる核を適切に検出、評価できる方法が求め
られている。現在は、この低酸素濃度の結晶に存在する
OSFあるいはOSFリングとなる核を検出するため、
OSF検査時の試料の熱処理温度を1100℃以上に設
定し、高温で1〜2時間の熱処理を行うことでOSFを
顕在化させ、確認を行っているが、さらなる低酸素品の
OSF検出に当たっては対応が遅れているのが実状であ
る。このような中で、最近の低欠陥結晶の育成では、O
SFリング域を結晶中心へシュリンク(shrink)
させ、ウエーハに加工した時に全面N領域となる結晶も
生産され始めており、デバイス工程で生じる結晶欠陥に
起因した不良を考えると、単結晶を製造した段階で結晶
内に存在する欠陥域を適切に把握することが益々重要視
されてきている。Further, when the oxygen concentration in the crystal is 10 × 10
Although there is a nucleus that becomes an OSF or an OSF ring due to a decrease in the oxygen concentration in the crystal for the purpose of reducing the defect of the crystal so as to be 17 atoms / cm 3 (ASTM '79) or less, a normal inspection method is used. Some products cannot detect the presence of OSF or OSF ring,
There is a need for a method that can appropriately detect and evaluate defects existing in crystals or nuclei that become defects even in crystals having a low oxygen concentration. At present, in order to detect the OSF or OSF ring nucleus existing in this low oxygen concentration crystal,
The heat treatment temperature of the sample at the time of the OSF inspection is set to 1100 ° C. or higher, and the heat treatment is performed at a high temperature for 1 to 2 hours to make the OSF apparent and confirmed. The fact is that the response has been delayed. Under these circumstances, in recent growth of low defect crystals, O
Shrink the SF ring area to the center of the crystal
As a result, a crystal which becomes an entire N region when processed into a wafer has begun to be produced. Considering a defect caused by a crystal defect generated in a device process, a defect region existing in the crystal at the stage of manufacturing a single crystal is appropriately adjusted. Understanding is becoming increasingly important.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本来熱処理によってO
SFリングが結晶内に発生するような条件で成長させた
結晶であっても、結晶中の格子間酸素濃度が例えば10
×1017atoms/cm3 以下と低い場合には、熱処
理を施してもOSFあるいはOSFリングが検出されな
い場合がある。特に、V領域とI領域の間に存在するO
SFリングのその内側と外側では結晶品質に大きな差が
あることから、例え結晶中の格子間酸素濃度が10×1
017atoms/cm3 以下の低酸素結晶であっても、
OSFリングあるいはOSFリングの核が存在している
位置を適切に知ることが、デバイス工程で集積回路を作
製する上での重要な問題となっている。さらに通常の検
査方法では、OSFの核を成長させるために1100℃
以上で1〜2時間の熱処理を加えるだけで検査を行うこ
とができるが、低酸素でOSFが見えにくい場合には長
時間の熱処理を施す必要があり、検査に非常に時間がか
かるという欠点があった。SUMMARY OF THE INVENTION Originally, O
Even in a crystal grown under the condition that an SF ring is generated in the crystal, the interstitial oxygen concentration in the crystal is, for example, 10%.
When it is as low as × 10 17 atoms / cm 3 or less, the OSF or the OSF ring may not be detected even after the heat treatment. In particular, the O existing between the V region and the I region
Since there is a large difference in crystal quality between the inside and outside of the SF ring, even if the interstitial oxygen concentration in the crystal is 10 × 1
Even if it is a low oxygen crystal of 0 17 atoms / cm 3 or less,
Properly knowing the position where the OSF ring or the core of the OSF ring exists is an important problem in manufacturing an integrated circuit in a device process. Further, in a normal inspection method, 1100 ° C.
Inspection can be performed only by applying heat treatment for 1 to 2 hours as described above. However, when OSF is difficult to be seen due to low oxygen, it is necessary to perform heat treatment for a long time, and the inspection takes a long time. there were.
【0009】また、前述のN領域を使用した結晶であっ
て、OSFあるいはOSFとなる核が中心でシュリンク
した結晶では、単結晶の育成条件により結晶中にI領域
が生じることがあり、このI領域に存在する大きさが約
5μm以下の小さな転位クラスタを検出することも同時
に要求されるようになってきている。この転位クラスタ
の検出は、従来はセコ(Secco)液(K2 Cr2 O
7 、HFの混合溶液)等による選択エッチングにより転
位クラスタがピットとして顕在化することを利用して検
出してきたが、この方法ではサンプルの表面状態の影響
を受け易く、また他にもエッチング後のピットとして検
出されてしまう等の要因が存在し、その識別にはサンプ
ル処理から判定まである程度の熟練が必要とされてい
る。この他に、OPP(Optical Precip
itate Profiler)と呼ばれる光学的に欠
陥を検出する装置でも転位クラスタの検出は可能なこと
が報告されているが、低欠陥結晶では、転位密度が極め
て低いため、検出が難しく製品の検査には不向きとされ
ている。In a crystal using the above-mentioned N region, in which the OSF or the nucleus serving as the OSF shrinks at the center, an I region may be formed in the crystal depending on the conditions for growing the single crystal. At the same time, it has been required to detect small dislocation clusters having a size of about 5 μm or less in a region. Conventionally, the detection of this dislocation cluster is performed by using a Secco liquid (K 2 Cr 2 O).
7 , a mixed solution of HF) has been used to detect dislocation clusters as pits due to selective etching. However, this method is easily affected by the surface condition of the sample. There are factors such as detection as pits, and their identification requires some skill from sample processing to determination. In addition to this, OPP (Optical Precip)
Although it has been reported that an apparatus for optically detecting defects called an "itate profiler" can detect dislocation clusters, it is difficult to detect dislocation clusters in low-defect crystals because the dislocation density is extremely low, which is not suitable for product inspection. It has been.
【0010】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、低酸素濃度のシリコン単結晶の場合に検出さ
れにくいOSFまたはOSFとなる核、あるいはそれら
の存在している領域を高感度で検出する方法と、併せて
転位クラスタを容易に検出できる方法を提供し、シリコ
ン単結晶の品質評価を効率よく、簡単に行うことを主目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has been described in detail. The main object of the present invention is to provide a method for detecting dislocation clusters in combination with a method for easily detecting dislocation clusters, and to efficiently and easily evaluate the quality of silicon single crystals.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項1に記載した発明は、試料表面を銅
(Cu)で汚染し、熱処理によって銅を試料中に拡散さ
せた後、試料を急冷することによって結晶表面の欠陥を
顕在化させる銅デコレーション法を用いたシリコン単結
晶の結晶欠陥評価方法において、結晶中の格子間酸素濃
度が10×1017atoms/cm3 (ASTM’7
9)以下のチョクラルスキー法で製造したシリコン単結
晶に対して銅デコレーション法を施し、OSFまたはO
SFとなる核が存在する領域を検出することを特徴とす
るシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for contaminating a sample surface with copper (Cu) and diffusing copper into the sample by heat treatment. In a method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal using a copper decoration method in which a defect on a crystal surface is revealed by quenching a sample, an interstitial oxygen concentration in the crystal is 10 × 10 17 atoms / cm 3 (ASTM ′). 7
9) A copper decoration method is applied to a silicon single crystal manufactured by the following Czochralski method to obtain an OSF or O
This is a method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal, characterized by detecting a region where a nucleus serving as an SF exists.
【0012】このように構成すれば、従来法では検出が
困難とされていた単結晶中の格子間酸素濃度が10×1
017atoms/cm3 以下の低酸素濃度シリコン単結
晶であっても、単結晶中に存在するOSFあるいはOS
Fとなる核が存在する領域を検出することが可能とな
り、これまで評価の難しかった低酸素濃度の結晶でも効
率よく適切に品質評価を行うことができる。また、11
00℃以下の比較的温度の低い状態および短時間で処理
可能なため検査工程の合理化とコストの削減を図ること
ができる。With this configuration, the interstitial oxygen concentration in the single crystal, which has been difficult to detect by the conventional method, is 10 × 1
Even if the silicon single crystal has a low oxygen concentration of 17 atoms / cm 3 or less, the OSF or OS
It is possible to detect the region where the nucleus serving as F exists, and it is possible to efficiently and appropriately evaluate the quality of a crystal having a low oxygen concentration, which has been difficult to evaluate until now. Also, 11
Since processing can be performed in a relatively low temperature of 00 ° C. or less and in a short time, the inspection process can be rationalized and cost can be reduced.
【0013】そして、本発明の請求項2に記載した発明
は、請求項1に記載の銅デコレーション法を用いたシリ
コン単結晶の結晶欠陥評価方法において、試料を銅で汚
染する前に試料に前熱処理を加え、その後、試料表面を
銅で汚染する銅デコレーション法を施し、OSFまたは
OSFとなる核が存在する領域を検出することを特徴と
するシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal using a copper decoration method according to the first aspect, wherein the sample is added to the sample before being contaminated with copper. This is a method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal, which comprises applying a heat treatment and then performing a copper decoration method for contaminating a sample surface with copper to detect a region where an OSF or a nucleus serving as an OSF exists.
【0014】このような構成とすれば、試料に銅デコレ
ーション法前に熱処理を加えることで、OSFあるいは
OSFの核が存在する領域、およびその近傍では低酸素
濃度の結晶であっても、OSFの核が成長するので、こ
の前熱処理の後に銅デコレーション法を施せば、より一
層結晶欠陥の検出感度が向上し、容易に結晶品質を把握
することができる。With such a configuration, by subjecting the sample to heat treatment before the copper decoration method, even if the OSF or the region where the OSF nucleus exists and the vicinity thereof have a low oxygen concentration, even if the crystal has a low oxygen concentration, Since the nucleus grows, if the copper decoration method is applied after this pre-heat treatment, the detection sensitivity of the crystal defect is further improved, and the crystal quality can be easily grasped.
【0015】この場合、請求項3に記載したように、前
熱処理の熱処理条件を、900〜1000℃×3〜20
時間とすることができる。このように、試料に銅デコレ
ーション法を施す前熱処理を加え、この時の熱処理温度
を900〜1000℃の範囲とし、処理時間を3〜20
時間とすることによって、低酸素濃度のシリコン単結晶
であっても確実に試料内のOSFあるいはOSFの核が
熱処理により成長し、銅デコレーション法を施した場合
にその検出がより容易になるというものである。100
0℃より高い温度で前熱処理した場合は、ある程度の大
きさを持ったOSF核はさらに大きく成長するものの、
それ以外の大きさのものでは核成長は行われないため、
効果的ではない。さらに、900℃未満の温度で熱処理
を行った場合は、OSF核が成長しにくいため、前熱処
理を加える意味が損なわれる。一方、熱処理時間につい
ても、熱処理を加える時間が3時間よりも短いと銅の拡
散が十分に行われず、精度の高い欠陥領域の検出が難し
くなる。また、20時間を越えるような熱処理を加えた
場合は、銅の拡散が飽和状態に達し、意味のない熱処理
を加え続けることになるので効率的ではない。In this case, the heat treatment conditions of the pre-heat treatment are set at 900 to 1000 ° C. × 3 to 20.
Can be time. Thus, the sample is subjected to a heat treatment before the copper decoration method is applied, the heat treatment temperature at this time is in the range of 900 to 1000 ° C., and the treatment time is 3 to 20.
By setting the time, the OSF or the nucleus of the OSF in the sample surely grows by the heat treatment even if the silicon single crystal has a low oxygen concentration, and the detection becomes easier when the copper decoration method is applied. It is. 100
When the pre-heat treatment is performed at a temperature higher than 0 ° C., OSF nuclei having a certain size grow larger,
Nuclear growth does not take place in other sizes,
Not effective. Furthermore, when the heat treatment is performed at a temperature lower than 900 ° C., the OSF nucleus is difficult to grow, and the meaning of performing the pre-heat treatment is lost. On the other hand, if the heat treatment time is shorter than 3 hours, the diffusion of copper is not sufficiently performed, and it becomes difficult to detect a defective region with high accuracy. If a heat treatment is performed for more than 20 hours, the diffusion of copper reaches a saturated state, and a meaningless heat treatment is continuously performed, which is not efficient.
【0016】さらに、本発明の請求項4に記載した発明
は、チョクラルスキー法で育成したシリコン単結晶の結
晶欠陥の評価方法であって、選択エッチングにより5μ
m以下の転位クラスタを検出する際に、試料表面に銅デ
コレーション法を施し、表面の転位クラスタに銅を析出
させ、転位クラスタを検出することを特徴とするシリコ
ン単結晶の結晶欠陥評価方法である。Further, the invention according to claim 4 of the present invention is a method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal grown by the Czochralski method, wherein 5 μm is obtained by selective etching.
When a dislocation cluster of m or less is detected, a copper decoration method is applied to the sample surface, copper is deposited on the dislocation cluster on the surface, and the dislocation cluster is detected. .
【0017】このように、シリコン単結晶に生じた転位
クラスタを検出するのに、銅デコレーション法を用いれ
ば、従来の方法では検出の難しかった試料表面に存在す
る転位クラスタを低密度であっても容易に検出すること
ができる。また、銅デコレーション法を転位クラスタ検
出に用いれば、大きさが5μm以下の転位クラスタを確
実に観察できるようになり、これまで小さな転位クラス
タの検出には作業員の熟練が必要であったが、本願発明
の方法を用いることで、簡単に転位クラスタを発見する
ことが可能となり、作業員の熟練が不要な上、検出結果
の信頼性も向上する。As described above, if the copper decoration method is used to detect the dislocation clusters generated in the silicon single crystal, even if the dislocation clusters existing on the sample surface are difficult to detect with the conventional method, even if the density is low, It can be easily detected. Also, if the copper decoration method is used for detecting dislocation clusters, dislocation clusters having a size of 5 μm or less can be reliably observed, and the detection of small dislocation clusters has required the skill of an operator. By using the method of the present invention, it is possible to easily find dislocation clusters, and skill of an operator is not required, and the reliability of a detection result is improved.
【0018】従来、選択エッチングによって検出される
転位クラスタは、大きなものは卵型のピットが数個重な
り合ったり、また、セコ液によるエッチングの場合に
は、揺動しなければフローパターンと呼ばれるV字の模
様が試料表面につき、識別は容易であるが、ピットサイ
ズが小さかったり、あるいはピットが一つの場合には、
転位クラスタとして検出されるべきピットにフローパタ
ーンがつかなかったりする等の要因によりピットとの区
別が難しい場合があった。ところが、銅デコレーション
法によって試料表面に銅を析出させると、ピットの形状
が非常に特徴的となり、転位クラスタとしてのピットの
識別が非常に容易になる。Conventionally, dislocation clusters detected by selective etching have a large number of egg-shaped pits overlapping each other, and in the case of etching with a Seco solution, a V-shape called a flow pattern unless it swings. The pattern on the sample surface is easy to identify, but if the pit size is small or if there is only one pit,
In some cases, it is difficult to distinguish pits to be detected as dislocation clusters from pits due to factors such as a lack of a flow pattern. However, when copper is deposited on the sample surface by the copper decoration method, the shape of the pit becomes very distinctive, and it becomes very easy to identify the pit as a dislocation cluster.
【0019】次に、本発明の請求項5に記載した発明
は、試料表面をニッケル(Ni)で汚染し、熱処理によ
ってニッケルを試料表面に拡散させ、その後、試料を徐
冷することによって結晶表面の欠陥を顕在化させるシリ
コン単結晶の結晶欠陥評価方法において、結晶中の格子
間酸素濃度が10×1017atoms/cm3 (AST
M’79)以下のチョクラルスキー法で製造したシリコ
ン単結晶に対し、ニッケルで試料表面を汚染し、熱処理
を行った後、試料に選択エッチングを施して、試料表面
のシャローピットを観察し、前記シャローピットの分布
からOSFまたはOSFとなる核が存在する領域を検出
することを特徴とするシリコン単結晶の結晶欠陥評価方
法である。Next, in the invention according to claim 5 of the present invention, the sample surface is contaminated with nickel (Ni), nickel is diffused on the sample surface by heat treatment, and then the crystal surface is gradually cooled by gradually cooling the sample. In the method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal in which defects of the crystal are made apparent, the interstitial oxygen concentration in the crystal is 10 × 10 17 atoms / cm 3 (AST
M'79) The silicon single crystal produced by the following Czochralski method was used to contaminate the sample surface with nickel, heat-treat the sample, selectively etch the sample, observe shallow pits on the sample surface, A method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal, comprising detecting an OSF or a region where a nucleus serving as an OSF is present from the distribution of the shallow pits.
【0020】このように、チョクラルスキー法により製
造したシリコン単結晶の欠陥評価方法として、銅を測定
試料ウエーハ表面上に拡散し、結晶欠陥を検出する銅デ
コレーション法に代わり、ニッケルで試料表面を汚染
し、熱処理によってニッケルを試料中に拡散する方法を
用いれば、さらに厳密にOSFまたはOSFの核が存在
する領域を特定することができる。さらには、銅デコレ
ーション法では、熱処理後、試料を急冷する必要がある
ので、少数の試料を処理する枚葉処理が中心となるが、
Niの場合は、熱処理後は急冷の必要がないのでバッチ
処理が可能となり、一度の大量の試料を処理することが
できるため、検査作業の効率化を図ることができる。As described above, as a method of evaluating defects of a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method, nickel is used to diffuse the copper on the surface of the measurement sample wafer and replace the copper decoration method of detecting crystal defects with a nickel surface. If a method of contaminating and diffusing nickel into the sample by heat treatment is used, the region where the OSF or the nucleus of the OSF exists can be more precisely specified. Furthermore, in the copper decoration method, since it is necessary to rapidly cool the sample after the heat treatment, the single-wafer processing for processing a small number of samples is mainly performed,
In the case of Ni, there is no need for quenching after the heat treatment, so that batch processing is possible, and a large amount of sample can be processed at one time, so that the inspection work can be made more efficient.
【0021】結晶中の格子間酸素濃度が10×1017a
toms/cm3 以下のシリコン単結晶に銅デコレーシ
ョン法に代わり、Niを用いた本発明の結晶欠陥評価方
法を用いると、OSFあるいはOSFの核が存在してい
る領域以外の領域にシャローピット(shallow
pits、微小なエッチングピットであり、選択エッチ
ングを行った後ウエーハ表面を集光観察すると表面が曇
ったように見えるピットをいう)が観察される。本発明
の方法では、シャローピットはOSFあるいはOSFの
核が存在する領域には発生しないので、試料ウエーハ表
面のシャローピットの分布を観察すれば、間接的にOS
Fが存在する領域を知ることが可能である。特に、検査
対象となるシリコンウエーハの表面に歪みが少ないもの
であれば、銅デコレーション法でOSFが存在する領域
を観察するよりもより厳密にその位置を特定することが
出来る。これは、銅デコレーション法に比べ、Niを用
いた方がOSF領域の選択性が高いためと考えられる。
また、BMD(Bulk Micro Defect、
酸素析出物に起因した微小欠陥)の密度が高いウエーハ
では、シャローピットは観察され難いが、酸素濃度の低
い結晶は、BMD密度も低密度になる傾向があるため、
本発明は低酸素濃度結晶での欠陥分布を知るうえで特に
有効である。The interstitial oxygen concentration in the crystal is 10 × 10 17 a
When the crystal defect evaluation method of the present invention using Ni is used instead of the copper decoration method for a silicon single crystal of toms / cm 3 or less, a shallow pit (shallow pit) is formed in a region other than the region where the OSF or the OSF nucleus exists.
pits, which are minute etching pits, are pits that look cloudy when the wafer surface is condensed and observed after selective etching). According to the method of the present invention, since shallow pits do not occur in the region where the OSF or the nucleus of the OSF exists, if the distribution of the shallow pits on the surface of the sample wafer is observed, the OSP is indirectly detected.
It is possible to know the area where F exists. In particular, if the surface of the silicon wafer to be inspected has little distortion, its position can be specified more strictly than by observing the region where the OSF exists by the copper decoration method. This is probably because the use of Ni has higher selectivity for the OSF region than the copper decoration method.
In addition, BMD (Bulk Micro Defect,
In a wafer having a high density of microdefects due to oxygen precipitates), shallow pits are hardly observed, but a crystal having a low oxygen concentration tends to have a low BMD density.
The present invention is particularly effective in determining the defect distribution in a low oxygen concentration crystal.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳述するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明者らは、CZ法シリコン単結晶中の結晶欠陥
を検出する方法として、結晶中の酸素濃度が10×10
17atoms/cm3 以下の単結晶の銅デコレーション
法または銅に代わりNiを用いた方法を結晶欠陥の検出
方法に適用したところ、従来の検査方法では検出の難し
かったOSFあるいはOSFの核が存在する領域を選択
的に検出できることを見出し、諸条件を整えて本発明を
完成させたものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail, but the present invention is not limited to these embodiments. The present inventors have proposed a method for detecting a crystal defect in a CZ method silicon single crystal in which the oxygen concentration in the crystal is 10 × 10
When a copper decoration method of a single crystal of 17 atoms / cm 3 or less or a method using Ni instead of copper is applied to a method of detecting a crystal defect, there are OSF or OSF nuclei that are difficult to detect by a conventional inspection method. The present inventors have found that a region can be selectively detected, and have set various conditions to complete the present invention.
【0023】ここで本発明でいう銅デコレーション法を
説明する。銅デコレーション法は、硝酸銅(CuNO
3 )とフッ酸(HF)の混合溶液に試料を浸漬し、取り
出して乾燥させた後、熱処理を行う。熱処理条件は、1
000℃以上の高温で処理すればその測定環境に応じて
温度と処理時間は種々選択可能であるが、本発明のテス
トでは1000℃×5minの熱処理条件を用いた。こ
の熱処理後、本発明で説明した銅デコレーション法にお
いては、試料を熱処理炉から室温中に取り出し、放置す
ることによって急冷し、試料温度が常温程度まで下がっ
たところで試料表面をライト液で選択エッチングを行
い、試料表面に現れたピットを顕微鏡観察したものであ
る。Here, the copper decoration method referred to in the present invention will be described. The copper decoration method uses copper nitrate (CuNO
3 ) The sample is immersed in a mixed solution of hydrofluoric acid (HF), taken out and dried, and then heat-treated. Heat treatment conditions are 1
If the treatment is performed at a high temperature of 000 ° C. or more, various temperatures and treatment times can be selected according to the measurement environment. In the test of the present invention, a heat treatment condition of 1000 ° C. × 5 min was used. After this heat treatment, in the copper decoration method described in the present invention, the sample is taken out of the heat treatment furnace at room temperature, rapidly cooled by leaving it, and when the sample temperature has dropped to about room temperature, the sample surface is selectively etched with a light solution. The pits that appeared on the sample surface were observed under a microscope.
【0024】一方、ニッケルで試料表面を汚染し、OS
F領域を検出する方法では、微量のニッケル(Ni)を
硝酸水溶液に溶かし、この水溶液に測定試料を浸漬した
後、取り出して乾燥させて熱処理を加える。また、熱処
理条件はニッケルを試料表面に万遍なく拡散させる必要
があることから、本発明のテストでは1000℃×30
minの熱処理条件を用いた。ただし、この熱処理条件
も測定環境に応じて適切に設定すれば良く、本発明の熱
処理条件に限定されるものではない。試料ウエーハに所
望の熱処理を加えたら、試料温度が熱処理温度から80
0℃まで降下する冷却速度を3℃/min以下となるよ
うに冷却速度を調整し、試料を徐々に冷却する。800
℃まで試料温度が低下したら室温中に放置し、試料温度
を常温まで下げる。その後は、銅デコレーション法と同
様に試料をライト液等のエッチング液で選択エッチング
を行い、表面のピットを観察してOSF領域を判定検出
する。On the other hand, the sample surface is contaminated with nickel,
In the method for detecting the F region, a trace amount of nickel (Ni) is dissolved in an aqueous nitric acid solution, and a measurement sample is immersed in the aqueous solution, taken out, dried, and subjected to a heat treatment. In addition, since the heat treatment conditions require that nickel be diffused evenly over the sample surface, the test of the present invention is performed at 1000 ° C. × 30 ° C.
min heat treatment conditions were used. However, the heat treatment conditions may be appropriately set according to the measurement environment, and are not limited to the heat treatment conditions of the present invention. After the desired heat treatment is applied to the sample wafer, the sample temperature is raised from the heat treatment temperature by 80
The cooling rate is adjusted so that the cooling rate at which the temperature drops to 0 ° C. becomes 3 ° C./min or less, and the sample is gradually cooled. 800
When the sample temperature has dropped to 0 ° C., leave the sample at room temperature, and lower the sample temperature to room temperature. Thereafter, similarly to the copper decoration method, the sample is selectively etched with an etching solution such as a light solution, and the pits on the surface are observed to determine and detect the OSF region.
【0025】以下に、本発明の方法を用いて試料を処理
し、OSFの検出を行った結果を示す。 (テスト1)シリコン単結晶中の格子間酸素濃度が14
×1017atoms/cm3 、12×1017atoms
/cm3 、10×1017atoms/cm3 、8×10
17atoms/cm3 の各値で、V領域−I領域の間に
あるOSF領域(単結晶をウエーハ状に加工したときに
表面にリング状に発生するOSFの領域)を含む試料ウ
エーハに対して銅デコレーション法を行った後に、ライ
ト(Wright)液による選択エッチングを行い、試
料表面の銅析出物をピットとして検出した。さらに比較
のため、同様の試料に通常のOSF検査条件である11
50℃の酸化雰囲気(H2 O、O2 の混合雰囲気)中で
2時間の熱処理を加えた後、前記と同様の選択エッチン
グを行って試料ウエーハ表面に現れるOSFの検出を行
った。その結果を表1に示す。The results obtained by processing a sample using the method of the present invention and detecting OSF are shown below. (Test 1) The interstitial oxygen concentration in the silicon single crystal was 14
× 10 17 atoms / cm 3 , 12 × 10 17 atoms
/ Cm 3 , 10 × 10 17 atoms / cm 3 , 8 × 10
At each value of 17 atoms / cm 3 , a sample wafer including an OSF region (a region of an OSF generated in a ring shape on the surface when a single crystal is processed into a wafer shape) between the V region and the I region. After performing the copper decoration method, selective etching was performed using a light solution, and copper deposits on the sample surface were detected as pits. For further comparison, a similar sample was subjected to the normal OSF inspection conditions of 11
After a heat treatment for 2 hours in an oxidizing atmosphere (mixed atmosphere of H 2 O and O 2 ) at 50 ° C., the same selective etching as described above was performed to detect OSF appearing on the surface of the sample wafer. Table 1 shows the results.
【0026】[0026]
【表1】 [Table 1]
【0027】通常のOSF検査条件である1150℃×
2Hrの酸化雰囲気で熱処理を加えた後に選択エッチン
グを行いOSFを観察した場合は、酸素濃度が10×1
017atoms/cm3 より高い場合には、問題なくO
SFを観察することはできたが、10×1017atom
s/cm3 以下の場合は、発生密度が数十個/cm2と
低密度で検出が難しいか、全く検出できなかった。これ
に対し、銅デコレーション法を用いた場合には、結晶中
の酸素濃度が10×1017atoms/cm3以下で
も、銅析出物により容易にOSFが存在している領域が
確認できるようになったほか、従来の検査方法では確認
できなかったOSFが観察可能となり、観察できるOS
Fの密度も100個/cm2 まで向上したため、OSF
およびOSFの核が存在する領域を容易に検出できた。Normal OSF inspection conditions of 1150 ° C. ×
When the selective etching was performed after the heat treatment in an oxidizing atmosphere of 2Hr and the OSF was observed, the oxygen concentration was 10 × 1
If it is higher than 0 17 atoms / cm 3 , O
Although SF could be observed, 10 × 10 17 atoms
In the case of s / cm 3 or less, the generation density was as low as several tens / cm 2, and it was difficult to detect or could not be detected at all. On the other hand, when the copper decoration method is used, even when the oxygen concentration in the crystal is 10 × 10 17 atoms / cm 3 or less, the region where the OSF exists can be easily confirmed by the copper precipitate. In addition, the OSF that could not be confirmed by the conventional inspection method can be observed, and the observable OSF can be observed.
Since the density of F has been improved to 100 / cm 2 , OSF
And the region where the OSF nucleus was present could be easily detected.
【0028】(テスト2)以上の結果を踏まえ、さらに
銅デコレーション法を用いた場合、どの程度の酸素濃度
であれば確実にOSFあるいはOSFが存在する領域が
検出できるものか確認するため、OSFが存在する位置
はいずれのサンプルも同じであるが、試料中の酸素濃度
が異なる4種類のウエーハに対して銅デコレーション法
を施しOSFあるいはOSFが発生している領域の検出
も行った。その結果を図1に示す。尚、図中枠内の値
は、結晶中の酸素濃度を示すものである。(Test 2) Based on the above results, when the copper decoration method is further used, in order to confirm at what oxygen concentration the OSF or the region where the OSF exists can be reliably detected. Although the existing positions are the same in all samples, the copper decoration method was applied to four types of wafers having different oxygen concentrations in the samples, and OSF or a region where OSF was generated was also detected. The result is shown in FIG. The values in the frame in the figure indicate the oxygen concentration in the crystal.
【0029】図1から明らかなように、結晶中の酸素濃
度が10×1017atoms/cm 3 を越える場合で
も、銅デコレーション法を用いればOSFあるいはOS
Fが存在する領域を検出することは可能であるが、しか
し、酸素濃度が10×1017atoms/cm3 以上に
なるとOSFが発生している領域以外、すなわち、ウエ
ーハ表面にあるOSFリングの内側(OSFあるいはO
SFとなる核が存在していない部位)にも銅の析出物が
形成され、真にOSFまたはOSFとなる核により銅が
析出している部分とそうでない部分を見分けるのが難し
くなっていることが判る。これに対し、10×1017a
toms/cm3 以下の酸素濃度のものであれば、OS
F領域以外に銅の析出が見られたとしても、OSF領域
とでは析出密度が大きく異なり、十分に析出物の密度差
を確保できるため、容易にOSFまたはOSFとなる核
が存在する領域を確認できる。As is clear from FIG. 1, the oxygen concentration in the crystal
Degree 10 × 1017atoms / cm Three Over
Also, if the copper decoration method is used, OSF or OS
Although it is possible to detect the area where F exists,
And the oxygen concentration is 10 × 1017atoms / cmThree more than
When the OSF is out of the area where the OSF occurs,
-Inside the OSF ring on the surface (OSF or O
Copper deposits also occur at sites where no SF nuclei exist)
Copper is formed by the nuclei that are formed and become truly OSFs or OSFs.
Difficult to distinguish between precipitated and non-precipitated parts
You can see that it is getting worse. In contrast, 10 × 1017a
toms / cmThree If the oxygen concentration is below, OS
Even if copper deposition is observed in areas other than the F region, the OSF region
The precipitation density differs greatly from that of
OSF or a nucleus that easily becomes an OSF
Can be confirmed.
【0030】一方、酸素濃度が10×1017atoms
/cm3 を越えるような結晶であれば、従来の検査方法
で十分OSFが発生している部分を検出可能なものであ
り、銅デコレーション法で検査する必要性は小さい。従
来法と銅デコレーション法を使い分けることで、より効
率のよい検査を行うことができる。On the other hand, when the oxygen concentration is 10 × 10 17 atoms
If the crystal exceeds / cm 3 , a portion where OSF is sufficiently generated can be detected by the conventional inspection method, and the necessity of inspection by the copper decoration method is small. By using the conventional method and the copper decoration method properly, more efficient inspection can be performed.
【0031】(テスト3)次に検出感度の向上を目指し
て、予め検査試料に熱処理を加えた後に銅デコレーショ
ン法を施す方法を試みた。結晶中の格子間酸素濃度が1
0×1017atoms/cm3 であり、その内部にOS
Fリングが存在している試料に対して、800℃×4H
r(N2 雰囲気中)+1000℃×16Hr(O2 雰囲
気中)の二段前熱処理を行ったもの、1000℃×4H
r(O2 雰囲気中)の前熱処理を加えたもの、1150
℃×2Hr(H2 O、O2 の混合雰囲気中、Wet−O
2 )で前熱処理を加えたものの三種類の熱処理後に銅デ
コレーション法を施し、試料表面に析出した銅析出物の
確認を行った。(Test 3) Next, with the aim of improving the detection sensitivity, a method of applying a copper decoration method after applying a heat treatment to the test sample in advance was attempted. The interstitial oxygen concentration in the crystal is 1
0 × 10 17 atoms / cm 3 , and the OS
800 ° C × 4H for sample with F-ring
r (in N 2 atmosphere) + 1000 ° C. × 16 hours Heat treatment (in O 2 atmosphere) with two-step pre-treatment, 1000 ° C. × 4H
r (in O 2 atmosphere) with pre-heat treatment, 1150
° C × 2Hr (Wet-O in a mixed atmosphere of H 2 O and O 2 )
The copper decoration method was applied after the three types of heat treatments after the pre-heat treatment in 2 ), and copper precipitates deposited on the sample surface were confirmed.
【0032】その結果、800℃×4Hr+1000℃
×16Hrの二段前熱処理を加えたものは、ほぼ試料表
面全体に銅析出物が形成され、OSFが存在する領域を
検出することは可能と思われるが、OSFが存在する場
所と、そうでない場所の析出物の密度差が小さいため、
OSFの発生場所を測定するような厳密な測定は難し
い。一方、1000℃×4Hrの前熱処理を行ったもの
は、OSFリングがあると思われる位置に銅の析出物が
高密度に観察され、OSFのない領域との析出物の密度
差が大きく現れており、容易にその存在を判別できた。
1150℃×2Hrの前熱処理を行ったものは、前熱処
理を行わず銅デコレーション法を行ったものよりはOS
Fが発生している領域での析出物が多く、OSF領域を
特定するのは比較的容易であったが、1000℃×4H
rの前熱処理を行った試料に比べ、その析出量は少ない
結果となった。As a result, 800 ° C. × 4 hours + 1000 ° C.
It is thought that the copper precipitate formed on the entire surface of the sample and the area where OSF exists can be detected by the two-step heat treatment of × 16Hr, but the area where OSF exists and the area where OSF does not exist Because the density difference of precipitates at the place is small,
It is difficult to measure exactly where the OSF occurs. On the other hand, in the case where the pre-heat treatment at 1000 ° C. × 4 hr was performed, the copper precipitate was observed at a high density at the position where the OSF ring was supposed to be present, and the density difference of the precipitate from the region without the OSF was large. And its existence could be easily determined.
The pre-heat treatment at 1150 ° C. × 2 hr was more OS than the copper decoration method without pre-heat treatment.
There are many precipitates in the region where F is generated, and it was relatively easy to specify the OSF region.
As compared with the sample subjected to the pre-heat treatment of r, the amount of the precipitation was small.
【0033】このように、銅で汚染した試料を熱処理し
た後に、CZ法シリコン単結晶中の結晶欠陥を検出する
方法において、格子間酸素濃度が10×1017atom
s/cm3 (ASTM’79)以下のシリコン単結晶に
前熱処理を加えた試料に銅デコレーション法を施すこと
で、OSFが存在している領域を検出する感度はさらに
向上する。具体的には実験を繰り返した結果、900〜
1000℃の熱処理温度を加え、3〜20時間処理を行
った後に銅デコレーション法を用いると、OSFが存在
する領域とその他の領域をより確実に検出できることが
判った。As described above, in the method of detecting crystal defects in a CZ silicon single crystal after heat-treating a sample contaminated with copper, the interstitial oxygen concentration is set to 10 × 10 17 atoms.
By applying a copper decoration method to a sample obtained by applying a pre-heat treatment to a silicon single crystal of s / cm 3 (ASTM '79) or less, the sensitivity for detecting a region where OSF exists is further improved. Specifically, as a result of repeating the experiment, 900-
It was found that the area where OSF exists and other areas can be more reliably detected by using the copper decoration method after applying the heat treatment temperature of 1000 ° C. and performing the treatment for 3 to 20 hours.
【0034】この前熱処理後に銅デコレーション法を施
すという方法は、結晶中に存在するOSFの核を前熱処
理によって銅が析出し易いサイズまで成長させること
で、銅デコレーション法の検出感度が向上するものと思
われる。低酸素結晶では、銅デコレーション法を用いな
い他の検出方法では、OSF核を顕在化させるのが難し
いため、OSFあるいはOSFが存在する領域の判定が
難しい場合がある。The method of performing the copper decoration method after the pre-heat treatment is to improve the detection sensitivity of the copper decoration method by growing the OSF nuclei present in the crystal to a size at which copper is easily precipitated by the pre-heat treatment. I think that the. In low-oxygen crystals, it is difficult to make OSF nuclei apparent by other detection methods that do not use the copper decoration method, and thus it may be difficult to determine the OSF or the region where the OSF exists.
【0035】さらに、銅デコレーション法により、CZ
法シリコン単結晶中の結晶欠陥を検出する方法におい
て、これまでは検出の難しかった5μm以下の小さな転
位クラスタを検出することが可能であることを見出し
た。これは、転位クラスタ部分に銅が析出し易いためと
考えられる。Further, CZ is produced by a copper decoration method.
It has been found that, in the method for detecting crystal defects in the method silicon single crystal, it is possible to detect a small dislocation cluster of 5 μm or less, which has been difficult to detect until now. This is considered to be due to the fact that copper easily precipitates at the dislocation cluster portion.
【0036】(テスト4)検出の難しい小さな転位クラ
スタに銅デコレーション法とセコ液による選択エッチン
グを行い、転位クラスタを観察比較した結果を図2に示
す。図2(b)は、セコ液で選択エッチングを行った
後、顕微鏡観察を行ったものである。選択エッチングに
より、転位クラスタがピットとしてある程度の大きさま
で成長しており、顕微鏡で観察することは可能である
が、容易にその存在を確認できる大きさまで成長させる
のは難しく、また転位クラスタをピットとして観察して
いるために、試料ウエーハ表面に存在する他の欠陥と識
別するのが非常に難しい。これに対し、図2(a)のも
のは、銅デコレーション法を試料ウエーハに施した後、
転位クラスタを観察したものである。転位クラスタその
ものに銅が直接析出しており、この銅の析出状態によっ
て転位クラスタと他の結晶欠陥によるものであるか区別
することができる。(Test 4) FIG. 2 shows the results obtained by performing selective etching using a copper decoration method and a Seco solution on small dislocation clusters that are difficult to detect, and observing and comparing the dislocation clusters. FIG. 2 (b) shows the result of selective etching with a Seco solution followed by microscopic observation. By selective etching, dislocation clusters have grown to a certain size as pits, and it is possible to observe them with a microscope, but it is difficult to grow them to a size where their existence can be easily confirmed, and dislocation clusters are formed as pits. Observation makes it very difficult to distinguish from other defects present on the surface of the sample wafer. On the other hand, in the case of FIG. 2A, after the copper decoration method is applied to the sample wafer,
This is an observation of dislocation clusters. Copper is directly precipitated on the dislocation cluster itself, and it can be distinguished from the dislocation cluster by other crystal defects based on the state of the copper precipitation.
【0037】(テスト5)次に、銅に代わりニッケルで
試料表面を汚染することによって、試料ウエーハ表面に
存在するシャローピットを検出し、間接的にOSFある
いはOSFの核が存在する領域の検出を行った。先ず、
これまでのテストと同様にウエーハ面内にOSFを含む
酸素濃度の異なる試料ウエーハを準備し、試料ウエーハ
表面を銅に代わりニッケルで汚染させた。その後、10
00℃×30minの熱処理を加え熱処理終了後、80
0℃までは3℃/minの冷却速度で試料を降温し、試
料温度が800℃に達したら室内に放置し、温度が下が
ったところで選択エッチングを行った後に、ウエーハ表
面の観察を行った。この結果、ウエーハ表面の一部にシ
ャローピットが形成され、このシャローピット部分にニ
ッケルの析出が見られた。しかし、このシャローピット
はウエーハ表面のOSFあるいはOSF核が存在する領
域には観察されず、OSFが存在する領域を間接的に知
ることが出来た。従って、この手法を用いれば、間接的
ではあるが、比較的容易にOSF領域を特定することが
出来る。以上の方法により、酸素濃度の異なるウエーハ
を観察し、シャローピットの分布を観察した結果を表2
に示す。(Test 5) Next, by contaminating the sample surface with nickel instead of copper, shallow pits existing on the surface of the sample wafer are detected, and the OSF or the region where the OSF nucleus is present indirectly is detected. went. First,
As in the previous tests, sample wafers containing OSFs having different oxygen concentrations were prepared in the wafer surface, and the sample wafer surface was contaminated with nickel instead of copper. Then 10
After a heat treatment of 00 ° C. × 30 min is completed,
The temperature of the sample was lowered at a cooling rate of 3 ° C./min to 0 ° C., and when the sample temperature reached 800 ° C., the sample was left in a room. After the temperature dropped, selective etching was performed, and then the wafer surface was observed. As a result, shallow pits were formed on a part of the wafer surface, and nickel deposition was observed on the shallow pits. However, the shallow pits were not observed in the region of the wafer surface where the OSF or OSF nuclei were present, and the region where the OSF was present could be indirectly known. Therefore, by using this method, it is possible to specify the OSF region relatively easily, though indirectly. Table 2 shows the results of observing wafers having different oxygen concentrations and observing the distribution of shallow pits.
Shown in
【0038】[0038]
【表2】 [Table 2]
【0039】これらのテストの結果から、試料中の酸素
濃度が10×1017atoms/cm3 以下であれば、
ウエーハ表面のOSFの無い領域にシャローピットが観
察されるため、OSFの存在する領域を容易に特定する
ことができる。しかし、10×1017atoms/cm
3 を越える酸素濃度になると、OSFが存在しないにも
かかわらず、シャローピットが観察されない領域が出て
くるため、ニッケル汚染によるOSF検出方法を用いる
ことは難しくなる。From the results of these tests, if the oxygen concentration in the sample is 10 × 10 17 atoms / cm 3 or less,
Since shallow pits are observed in a region of the wafer surface where there is no OSF, the region where the OSF exists can be easily specified. However, 10 × 10 17 atoms / cm
If the oxygen concentration exceeds 3 , an area in which shallow pits are not observed despite the absence of OSF appears, making it difficult to use the OSF detection method due to nickel contamination.
【0040】また、転位クラスタが存在している領域で
も、ニッケルの析出が観察されず、シャローピットは発
生していないものと考えられる。従って、ニッケルによ
ってウエーハ表面を汚染した場合に、シャローピットが
観察されるのは、OSFと転位クラスタが存在しない領
域のみであり、この方法を用いることによって容易にO
SFが存在する領域とそうでない領域を判定できる。な
お、転位クラスタとOSFが存在する領域の判別は、そ
の周囲に生ずるシャローピットの分布状態が異なってお
り、これらを区別するのは容易である。このニッケル汚
染によるOSF領域の検出方法は、多くのサンプルを一
度に処理するバッチ方式が可能であり、かつ試料ウエー
ハ中の酸素濃度が10×1017atoms/cm3 以下
であればOSFが存在している部分を領域として観察で
きるため、より正確にOSF領域を特定することができ
る点に特徴がある。It is also considered that no nickel deposition was observed in the region where dislocation clusters exist, and no shallow pits were generated. Therefore, when the wafer surface is contaminated with nickel, the shallow pits are observed only in the region where the OSF and the dislocation cluster do not exist.
The area where the SF exists and the area where the SF does not can be determined. It should be noted that the distribution state of the shallow pits generated around the dislocation cluster and the region where the OSF exists are different, and it is easy to distinguish them. As a method for detecting the OSF region due to nickel contamination, a batch method in which many samples are processed at one time is possible, and if the oxygen concentration in the sample wafer is 10 × 10 17 atoms / cm 3 or less, OSF is present. It is characteristic that the OSF area can be specified more accurately because the portion where the OSF area exists can be observed as an area.
【0041】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 embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
【0042】例えば、上記ではCZ法で得たシリコン単
結晶に適応できるものとして説明してきたが、本発明の
検出評価方法が、いわゆるMCZ法(磁界下引上げ法)
で得たシリコン単結晶にも適用できることは言うまでも
ない。For example, although the above description has been made assuming that the method can be applied to a silicon single crystal obtained by the CZ method, the detection evaluation method of the present invention uses the so-called MCZ method (magnetic field pulling method).
Needless to say, the present invention can be applied to the silicon single crystal obtained in the above.
【0043】また、熱処理後、銅デコレーション法およ
びニッケル汚染による結晶欠陥検出のための熱処理を、
析出熱処理の場合を中心に説明したが、本発明はこれに
限定されず、試料であるシリコン単結晶に加わった熱処
理条件、その他の履歴に拘らず、本発明は適用可能であ
ることは言うまでもない。After the heat treatment, heat treatment for detecting the crystal defects due to the copper decoration method and nickel contamination is performed.
Although the case of the precipitation heat treatment has been mainly described, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention is applicable regardless of the heat treatment conditions applied to the sample silicon single crystal and other histories. .
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、例え低酸素のシリコン
単結晶であっても、従来のように高温、長時間の熱処理
を施すことなく、比較的短い時間で、高感度、高精度の
OSFが存在する領域を検出、評価することが可能とな
った。従って、シリコン単結晶の高品質化を図ることが
できると共に検査工程の合理化とコスト改善を図ること
ができる。According to the present invention, even if it is a silicon single crystal of low oxygen, high sensitivity and high precision can be obtained in a relatively short time without performing a heat treatment for a long time at a high temperature as in the prior art. It has become possible to detect and evaluate a region where OSF exists. Therefore, the quality of the silicon single crystal can be improved, and the inspection process can be rationalized and the cost can be improved.
【図1】酸素濃度が異なるシリコンウエーハに対して銅
デコレーション法を施し、OSFを検査した結果図であ
る。FIG. 1 is a view showing a result of applying a copper decoration method to silicon wafers having different oxygen concentrations and examining an OSF.
【図2】転位クラスタの顕微鏡による観察結果図であ
る。 (a)銅デコレーション法を施した後、観察、 (b)セコ液で選択エッチングを行った後観察。FIG. 2 is a view showing the results of observation of dislocation clusters with a microscope. (A) Observation after applying a copper decoration method, (b) Observation after performing selective etching with a Seco solution.
Claims (5)
によって銅を試料中に拡散させた後、試料を急冷するこ
とによって結晶表面の欠陥を顕在化させる銅デコレーシ
ョン法を用いたシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法にお
いて、結晶中の格子間酸素濃度が10×1017atom
s/cm3 (ASTM’79)以下のチョクラルスキー
法で製造したシリコン単結晶に対して銅デコレーション
法を施し、OSFまたはOSFとなる核が存在する領域
を検出することを特徴とするシリコン単結晶の結晶欠陥
評価方法。1. A silicon unit using a copper decoration method in which a sample surface is contaminated with copper (Cu), copper is diffused into the sample by heat treatment, and then the sample is rapidly cooled to reveal defects on the crystal surface. In the crystal defect evaluation method for a crystal, the interstitial oxygen concentration in the crystal is 10 × 10 17 atoms.
a silicon single crystal manufactured by the Czochralski method of s / cm 3 (ASTM '79) or less, and subjected to a copper decoration method to detect a region where an OSF or a nucleus serving as an OSF exists. Crystal defect evaluation method for crystals.
用いたシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法において、試
料を銅で汚染する前に試料に前熱処理を加え、その後、
試料表面を銅で汚染する銅デコレーション法を施し、O
SFまたはOSFとなる核が存在する領域を検出するこ
とを特徴とするシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法。2. The method according to claim 1, wherein the sample is subjected to a pre-heat treatment before the sample is contaminated with copper.
A copper decoration method that contaminates the sample surface with copper
A method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal, comprising detecting a region where a nucleus serving as SF or OSF exists.
1000℃×3〜20時間とすることを特徴とする請求
項2に記載したシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法。3. The heat treatment condition of the pre-heat treatment is 900 to 900.
3. The method according to claim 2, wherein the temperature is set to 1000 [deg.] C. for 3 to 20 hours.
単結晶の結晶欠陥の評価方法であって、選択エッチング
により5μm以下の転位クラスタを検出する際に、試料
表面に銅デコレーション法を施し、表面の転位クラスタ
に銅を析出させ、転位クラスタを検出することを特徴と
するシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法。4. A method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal grown by a Czochralski method, wherein when detecting dislocation clusters of 5 μm or less by selective etching, a copper decoration method is applied to a sample surface, A method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal, wherein copper is deposited on a dislocation cluster and the dislocation cluster is detected.
熱処理によってニッケルを試料表面に拡散させ、その
後、試料を徐冷することによって結晶表面の欠陥を顕在
化させるシリコン単結晶の結晶欠陥評価方法であって、
結晶中の格子間酸素濃度が10×1017atoms/c
m3 (ASTM’79)以下のチョクラルスキー法で製
造したシリコン単結晶に対し、ニッケルで試料表面を汚
染し、熱処理を行った後、試料に選択エッチングを施し
て、試料表面のシャローピットを観察し、前記シャロー
ピットの分布からOSFまたはOSFとなる核が存在す
る領域を検出することを特徴とするシリコン単結晶の結
晶欠陥評価方法。5. The sample surface is contaminated with nickel (Ni).
A crystal defect evaluation method for a silicon single crystal in which nickel is diffused to a sample surface by heat treatment, and then the sample is gradually cooled to make defects on the crystal surface apparent.
The interstitial oxygen concentration in the crystal is 10 × 10 17 atoms / c
A silicon single crystal manufactured by the Czochralski method of m 3 (ASTM '79) or less is contaminated with nickel, heat-treated, and then selectively etched to form shallow pits on the sample surface. A method for evaluating a crystal defect of a silicon single crystal, comprising observing and detecting, from the distribution of the shallow pits, a region where an OSF or a nucleus serving as an OSF exists.
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