JP2004281509A

JP2004281509A - 標準シリコンウェーハ

Info

Publication number: JP2004281509A
Application number: JP2003067925A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakajima; 豊中島
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】シリコンウェーハの結晶欠陥の目視計測や測定器計測を行う際の校正用として最適な標準シリコンウェーハ、すなわち検査対象の欠陥密度が所要の密度でウェーハ面内に均一でかつ精度よく再現されて、測定時の計測精度の設定や目視検出が容易となる標準シリコンウェーハの提供。
【解決手段】鏡面研磨されて表面性状が良好に仕上げられたウェーハの鏡面研磨表面に強制的に結晶欠陥を生成させることで、酸化誘起積層欠陥又は圧痕欠陥密度の測定時の計測精度や基準の設定が再現性よく可能で、目合わせが容易かつ確実となり目視検出が可能となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリコンウェーハの結晶欠陥の目視計測や測定器計測を行う際の校正用としての標準シリコンウェーハに関し、鏡面研磨加工されたシリコンウェーハの鏡面研磨表面に強制的に酸化誘起積層欠陥又は圧痕欠陥を生成させることにより、所要の該欠陥密度が均一に精度よく再現でき、測定時の計測精度や基準の設定や目視検出が容易となる標準シリコンウェーハに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハの結晶欠陥の計測、特に酸化誘起積層欠陥（ＯＳＦ）密度や圧痕密度の計測には、光学顕微鏡を用いた目視計測あるいは測定器計測が実施されている。
【０００３】
かかる結晶欠陥検査を実施する際には、目視計測あるいは測定器計測の対象となる密度の校正用基準となるサンプルが必要であり、従来は適当な密度で前記ＯＳＦが発生しているウェーハを選出して、これを標準シリコンウェーハとし、基準となる密度として目視計測の場合は目合わせを実施していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
生産過程から抜き出して標準シリコンウェーハとするが、ＯＳＦ密度はウェーハ間で異なるため、標準シリコンウェーハを破損等で消失した場合、代替えの度に当該欠陥密度が異なることになり、標準シリコンウェーハや日常管理用のウェーハとしては、適当であるとは言い難い。
【０００５】
また、一般にＯＳＦ密度はウェーハ面内でリング状など不均一な分布を持つため、基準の設定を繰り返し行う際、あるいは設定や目視を実施する検査員により測定位置ずれが発生しやすく計測誤差を生じることがあり、この点からも標準シリコンウェーハや日常管理用のウェーハとしては、適当であるとは言い難い。
【０００６】
校正用の標準シリコンウェーハとしては、検査工程内の目視検査員と計測装置間はもちろん、場所が離れた検査工程間においても同じ計測対象欠陥密度を有し、かつ計測再現精度がよいウェーハを用いることが望ましい。
【０００７】
この発明は、シリコンウェーハの結晶欠陥の目視計測や測定器計測を行う際の校正用として最適な標準シリコンウェーハ、すなわち検査対象の欠陥密度が所要の密度でウェーハ面内に均一でかつ精度よく再現されて、測定時の計測精度やその基準設定及び目視検出が容易となる標準シリコンウェーハの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、ＯＳＦなどの検査対象欠陥密度が均一に所定量でウェーハ表面に生成、再現できる方法を目的に種々検討した結果、鏡面研磨されて表面性状が良好に仕上げられたウェーハの鏡面研磨表面に強制的に前記欠陥を生成させることで、前記目的が達成でき、酸化誘起積層欠陥又は圧痕欠陥密度の測定時の計測精度や基準の設定が再現性よく可能で、目合わせが容易かつ確実となり目視検出が可能となることを知見し、この発明を完成した。
【０００９】
すなわち、この発明は、シリコンウェーハの鏡面研磨表面に、強制的に発生させた酸化誘起積層欠陥又は圧痕欠陥あるいはその両欠陥を有することを特徴とする結晶欠陥密度の測定校正用の標準シリコンウェーハ。
【００１０】
また、この発明は、シリコンウェーハの鏡面研磨表面に、例えば、ブラスト処理、イオン注入処理あるいはレーザ照射処理などのウェーハの鏡面研磨表面への歪み付け加工処理と、ウェーハの熱酸化処理及びエッチング処理にて、強制的に発生させた酸化誘起積層欠陥を有することを特徴とする酸化誘起積層欠陥密度の測定器校正用の標準シリコンウェーハである。
【００１１】
さらにこの発明は、シリコンウェーハの鏡面研磨表面に、例えば、ウェーハの鏡面研磨表面へのブラスト処理と、ウェーハの熱酸化処理及びエッチング処理にて、強制的に発生させた圧痕欠陥を有することを特徴とする圧痕欠陥密度の測定器校正用の標準シリコンウェーハである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明において、標準シリコンウェーハは、公知の製造方法で製造されたいずれの性状のシリコンウェーハであっても採用でき、検査対象と同じ製法、性状のものを選定するとよい。
【００１３】
この発明において、標準シリコンウェーハに施す鏡面研磨方法並びに研磨条件は、公知のいずれの方法や条件のものも採用可能であり、鏡面研磨後の表面に生成させるＯＳＦや圧痕の寸法、密度の条件等に応じて、研磨方法並びに研磨条件を適宜選定することができる。
【００１４】
鏡面研磨面の仕上がり条件は、出荷製品ウェーハと同等のレベルが望ましく、好ましくは、平方根平均ラフネス（Ｒｍｓ．）が１ｎｍ以下である。
【００１５】
この発明において、ウェーハの鏡面研磨表面には、酸化誘起積層欠陥又は圧痕欠陥の単独、あるいはその両欠陥ともに強制的に発生させることができ、ウェーハ表面の全面または所要部位に混在あるいは個別に設けることができる。また、鏡面研磨表面に酸化誘起積層欠陥又は圧痕欠陥を強制的に発生させることで、ウェーハ表面性状に起因した欠陥測定誤差を排除することができ、高精度に欠陥検出を行うことができる。
【００１６】
酸化誘起積層欠陥を強制的に発生させる手段としては、特に限定されないが、ウェーハの鏡面研磨表面への歪み付け加工処理を行い、その後ウェーハの熱酸化処理及びエッチング処理を施す方法が採用できる。
【００１７】
ここで、歪み付け加工処理としては、公知のブラスト処理、イオン注入処理あるいはレーザ照射処理等を採用することができる。なかでも、サンドブラスト処理を採用することが望ましい。この処理によれば、短時間でウェーハ面内均一に歪み付けか加工処理が実施でき、かつ砥粒液の吹きつけ圧力の調整により、任意の密度、サイズの酸化誘起積層欠陥を容易に発生させることができる。また、製造コスト的にも安価な処理で有効な手法である。
【００１８】
歪み付け加工処理後のウェーハの熱酸化処理としては、雰囲気は酸素含有ガスであればよく、酸素１００％あるいは酸素ガスに不活性ガスを混合した雰囲気でもよく、いわゆるドライ又はウェットのいずれの雰囲気でもよい。熱酸化処理の温度と保持時間は、９００℃〜１２００℃、３０分〜３０時間が望ましく、この熱酸化処理条件を調整することにより、酸化誘起積層欠陥の密度、サイズを制御することができる。
【００１９】
エッチング処理としては、エッチング液は結晶欠陥を選択的にエッチングできるものであれば、いずれの成分でもよく、例えばＷｒｉｇｈｔ液、Ｓｅｃｃｏ液、Ｄａｓｈ液、Ｓｉｒｔｌ液、等がある。エッチング量は１〜１０μｍ程度が好ましい。
【００２０】
また、圧痕欠陥を生成させる方法としては、鏡面研磨表面へブラスト処理を施した後、ウェーハの熱酸化処理及びエッチング処理を施すことで、強制的に発生させることができる。
【００２１】
ここで、ブラスト処理として好ましくは、粒径１０μｍ以下のＳｉＯ_２粒子を含有する砥粒液を圧力０．０５ＭＰａ以下でウェーハに吹きつけ、コンベアベルト速度を１０ｍｍ／ｓｅｃ以上にすることが望ましい。また、ウェーハの熱酸化処理及びエッチング処理は、前記ＯＳＦの場合と同様条件で実施することができる。
【００２２】
【実施例】
チョクラルスキー法で育成されたシリコン単結晶インゴットよりスライスして得られた、外径２０ｃｍ、厚さ７２５μｍ、のシリコンウェーハを用い、表面に鏡面研磨を施して、Ｒｍｓ．が１ｎｍ以下の性状の鏡面研磨面となした。
【００２３】
得られたシリコンウェーハの鏡面研磨面に、サンドブラストによる歪み付け加工を施し、その後熱酸化処理とエッチング処理を施してこの発明による標準シリコンウェーハを製造した。
【００２４】
上記のサンドブラスト条件は、粒径１０μｍ以下のＳｉＯ_２粒子を含む砥粒液を用いて、噴射圧力を０．０１ＭＰａ、０．０３ＭＰａ、０．０５ＭＰａの３種に設定して、熱酸化条件は、ウェット酸化雰囲気で１０００℃×２ｈｒ、１１００℃×２ｈｒ、１１５０℃×２ｈｒの３種とし、エッチング処理条件は、ライトエッチング（Ｗｒｉｇｈｔ液を用いたエッチング処理）により、ウェーハ表面を１μｍ深さにエッチングした。
【００２５】
一方、同様に得られたシリコンウェーハを用い、表面に鏡面研磨並びに歪み付け加工を施すことなく、そのまま上記の熱酸化処理並びにエッチング処理を行い、従来の標準シリコンウェーハを製造した。
【００２６】
サンドブラスト法による歪み付け加工（砥粒液噴射圧力が０．０３ＭＰａ）を施して発生させたこの発明による標準シリコンウェーハのＯＳＦ密度の面内分布を図１Ａに示す。また前記歪み付け加工を施さない従来の標準シリコンウェーハのＯＳＦ密度の面内分布を図１Ｂに示す。図１Ａ，Ｂともに熱酸化条件は、１１００℃、２時間保持であった。
【００２７】
図１Ａ，Ｂより明らかなように、従来の不均一な面内のＯＳＦ密度分布に対して、この発明の歪み付け加工を施した場合は、ＯＳＦ密度はウェーハ全面で均一な分布になった。すなわち、この発明の場合、面内ばらつきは、面内平均値（５７１．７個／ｃｍ^２）±２．５％以内であった。
【００２８】
歪み付け加工の加工圧力の違いと発生するＯＳＦ密度との関係を図２に示す。この時の熱酸化条件は、１１００℃、２時間保持であった。図２より明らかなように、加工時の加工圧を強くするとＯＳＦが増加し、加工圧を弱くするとＯＳＦが減少した。また、前記加工条件時より砥粒径を大きくしてさらにダメージを強くすると圧痕が発生することを確認した。
【００２９】
熱酸化温度と発生するＯＳＦ密度との関係を図３Ａに示す。この時の砥粒液分は圧力は０．０３ＭＰａであった。図３Ａより明らかなように、熱酸化温度を上げるとＯＳＦ密度が増加し、温度を下げるとＯＳＦ密度が減少した。また、同条件で実施した熱酸化温度と発生するＯＳＦサイズとの関係を図３Ｂに示す。図より明らかなように、熱酸化温度を上げるとＯＳＦサイズが大きくなり、温度を下げるとＯＳＦサイズが小さくなった。
【００３０】
歪み付け加工を施して発生させたＯＳＦ密度を、計測装置により１０回繰り返し計測した場合の再現精度を図４Ａに示す。また、従来のウェーハのＯＳＦ発生密度の同装置での再現精度を図４Ｂに示す。従来のウェーハの面内不均一なＯＳＦ密度の再現精度が６％であるのに対して、この発明のウェーハ面内均一なＯＳＦ密度の再現精度は５％以内であった。
【００３１】
【発明の効果】
この発明による標準シリコンウェーハは、鏡面研磨面に均一かつ同密度のＯＳＦや圧痕を有することで、測定器が正常に動作しているか検査するための標準管理ウェーハとして使用でき、また、目視検査員の感応検査を行う標準ウェーハとして使用することもでき、ＯＳＦや圧痕密度の再現性にすぐれていることから測定器計測や目視計測の基地内及び基地間の照合管理を一元化できる利点がある。
【００３２】
この発明による標準シリコンウェーハは、表面性状が良好である鏡面研磨面を利用するため、所望とするＯＳＦ密度を精度良く発生させることができ、また、発生させたＯＳＦや圧痕は、測定器や目視で検出し易いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェーハ面内位置とＯＳＦ密度との関係を示すグラフであり、Ａはこの発明の標準シリコンウェーハ、Ｂは従来の標準シリコンウェーハの場合を示す。
【図２】サンドブラストの加工圧力とＯＳＦ密度との関係を示すグラフである。
【図３】Ａは熱酸化温度とＯＳＦ密度との関係を示すグラフであり、Ｂは熱酸化温度とＯＳＦサイズとの関係を示すグラフである。
【図４】計測回数と平均値誤差との関係を示すグラフであり、Ａはこの発明の標準シリコンウェーハ、Ｂは従来の標準シリコンウェーハの場合を示す。

Claims

シリコンウェーハの鏡面研磨表面に、強制的に発生させた酸化誘起積層欠陥又は圧痕欠陥あるいはその両欠陥を有する結晶欠陥密度の測定校正用の標準シリコンウェーハ。
シリコンウェーハの鏡面研磨表面に、ウェーハの鏡面研磨表面への歪み付け加工処理と、ウェーハの熱酸化処理及びエッチング処理にて強制的に発生させた酸化誘起積層欠陥を有する請求項１に記載の結晶欠陥密度の測定校正用の標準シリコンウェーハ。
歪み付け加工処理がブラスト処理、イオン注入処理あるいはレーザ照射処理であること請求項２に記載の結晶欠陥密度の測定校正用の標準シリコンウェーハ。
シリコンウェーハの鏡面研磨表面に、ウェーハの鏡面研磨表面へのブラスト処理と、ウェーハの熱酸化処理及びエッチング処理にて強制的に発生させた圧痕欠陥を有する請求項１に記載の結晶欠陥密度の測定校正用の標準シリコンウェーハ。