JP2021172573A - Method for determining defect region of wafer - Google Patents

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Abstract

To provide a method for determining a defect region of a wafer, capable of easily and efficiently detecting and determining a B-band region and a dislocation cluster formation region in a silicon single crystal wafer.SOLUTION: A method for determining a defect region of a wafer cut and prepared from a silicon single crystal grown by the CZ method comprises: applying impurity metal having a concentration of 1×1011-1×1015 atoms/cm2 on the surface of the wafer to diffuse the impurity metal by heating; polishing and removing the surface layer of the wafer by 0.5 μm or more after the heating; measuring silicide defects due to the impurity metal on the surface of the wafer after the polishing by a particle counter; and determining whether or not a B-band region or an I-rich region is included in the wafer on the basis of the measured result.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はチョクラルスキー法(Czochralski Method:以下CZ法ともいう)によるシリコン単結晶から切り出して作製したウェーハの欠陥領域を判定する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for determining a defect region of a wafer produced by cutting out a silicon single crystal by the Czochralski Method (hereinafter, also referred to as the CZ method).

半導体デバイス向け基板として用いられる材料には、例えばシリコンウェーハがあり、そのシリコンウェーハは主にCZ法で製造されたシリコン単結晶から切り出される。近年、デバイスの高集積化により素子の微細化が進んでいる。それに伴い、シリコンウェーハには表面近傍に欠陥が少ないか、もしくは無いことが求められている。その要求を満たすウェーハにはエピタキシャルウェーハやアニールウェーハ、無欠陥PW(ポリッシュドウェーハ)が挙げられる。この中で比較的低コストで高品質を達成できるのは無欠陥PWであり、無欠陥PWにはGrown−in欠陥が少ないか、もしくは無いことが求められる。 A material used as a substrate for a semiconductor device includes, for example, a silicon wafer, and the silicon wafer is mainly cut out from a silicon single crystal manufactured by the CZ method. In recent years, the miniaturization of devices has progressed due to the high integration of devices. Along with this, silicon wafers are required to have few or no defects near the surface. Wafers that meet the requirements include epitaxial wafers, annealed wafers, and defect-free PWs (polished wafers). Among these, it is the defect-free PW that can achieve high quality at a relatively low cost, and the defect-free PW is required to have few or no Green-in defects.

シリコン単結晶中のGrown−in欠陥は、空孔(Vacancy)もしくは格子間シリコン(Interstitial−Si)が凝集して形成された欠陥である。空孔が凝集して形成された欠陥はVoid欠陥と呼ばれ、検出方法によりFPD(Flow Pattern Defect)、COP(Crystal Originated Particle)、LSTD(Laser Scattering Tomography Defects)などに分類される。一方、格子間シリコンが凝集して形成される欠陥は転位ループがクラスタリングした転位クラスターと呼ばれ、選択エッチングによりLEP(Large Etch Pit)として検出される。
空孔あるいは格子間シリコンはシリコン単結晶成長時に固液界面で取り込まれる。どちらの点欠陥が優勢になるのかは成長界面での温度勾配Gと結晶成長速度Vとの比(V/G)により決まることが知られている。
A Green-in defect in a silicon single crystal is a defect formed by agglutination of pores (Vacancy) or interstitial silicon (Interstitial-Si). Defects formed by agglutination of pores are called Void defects, and are classified into FPD (Flow Pattern Defect), COP (Crystal Originalized Particle), LSTD (Laser Scattering Tomography Defects), and the like according to the detection method. On the other hand, defects formed by agglutination of interstitial silicon are called dislocation clusters in which dislocation loops are clustered, and are detected as LEP (Large Etch Pit) by selective etching.
Pore or interstitial silicon is incorporated at the solid-liquid interface during silicon single crystal growth. It is known that which point defect becomes predominant is determined by the ratio (V / G) of the temperature gradient G and the crystal growth rate V at the growth interface.

V/Gとシリコン単結晶における欠陥領域の関係について、図6を用いて説明する。図6は直径300mmのシリコン単結晶を成長方向にGが一定になる条件で、成長速度Vを漸減して製造し、結晶を縦割りして欠陥分布を調べた結果である。すなわち、V/Gの変化に対応する欠陥領域の遷移を示している。
V/Gが(V/G)criticalより大きくなれば空孔が優勢になり、小さくなれば格子間シリコンが優勢となる。極端にV/Gが大きければ結晶成長時に空孔が過剰になり、空孔同士が凝集してボイド(Void)を形成する(ボイド形成領域(V領域))。逆に、極端にV/Gが小さければ結晶成長時に格子間シリコンが過剰となり、格子間シリコン同士が凝集して転位クラスターを形成する(転位クラスター形成領域(I−rich領域))。
空孔が優勢となる条件と格子間シリコンが優勢となる条件の中間的な条件で結晶を製造すると空孔や格子間シリコンが無い、もしくはVoid欠陥や転位クラスター欠陥を形成しない程度の低濃度でしか点欠陥が存在しない無欠陥領域結晶が得られる。
無欠陥領域とボイド形成領域の間にはas−grownで比較的大サイズの酸素析出物に起因する積層欠陥が形成されたR−OSF領域が形成され、無欠陥領域と転位クラスター形成領域の間には、格子間シリコンの凝集体によって形成された積層欠陥は存在するが、転位ループの形成には至っていないB−band領域が存在する。
The relationship between the V / G and the defect region in the silicon single crystal will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the result of manufacturing a silicon single crystal having a diameter of 300 mm by gradually reducing the growth rate V under the condition that G is constant in the growth direction, and vertically dividing the crystal to examine the defect distribution. That is, it shows the transition of the defect region corresponding to the change of V / G.
When V / G is larger than (V / G) critical, the pores are predominant, and when V / G is smaller, interstitial silicon is predominant. If the V / G is extremely large, the pores become excessive during crystal growth, and the pores aggregate to form voids (void formation region (V region)). On the contrary, if the V / G is extremely small, the interstitial silicon becomes excessive during crystal growth, and the interstitial silicon aggregates to form a dislocation cluster (dislocation cluster formation region (I-rich region)).
When a crystal is manufactured under an intermediate condition between a condition in which vacancies predominate and a condition in which interstitial silicon predominates, there are no vacancies or interstitial silicon, or the concentration is low enough not to form Void defects or dislocation cluster defects. A defect-free region crystal having only point defects can be obtained.
An R-OSF region in which stacking defects due to relatively large-sized oxygen precipitates are formed in as-grown is formed between the defect-free region and the void formation region, and between the defect-free region and the dislocation cluster formation region. There is a stacking defect formed by agglomerates of interstitial silicon, but there is a B-band region that has not led to the formation of dislocation loops.

また、無欠陥領域において空孔が優勢であってもそれがGrown−in欠陥を形成するのに十分な量でなければ、Grown−in欠陥は形成されない。このような領域をNv領域(もしくはPv領域)と呼んでいる。Nv領域ではGrown−in欠陥は形成されないが、空孔が残存している。この残存している空孔がGrown−in欠陥を形成する温度より低温の温度帯で酸素析出核の形成を促進する。酸素析出反応は体積膨張を伴うため、周囲に残留空孔があるNv領域では析出物の成長に伴う体積膨張による歪エネルギーの増加を緩和できるため、酸素析出反応が進みやすくなる。
一方、無欠陥領域において格子間シリコンが優勢であってもGrown−in欠陥を形成するのに十分な量が無ければ、Grown−in欠陥は形成されない。このような領域をNi領域(もしくはPi領域)と呼んでいる。Ni領域はNv領域とは異なり、残存する空孔が少ないため、上述のような酸素析出反応は進みにくく、デバイス等の熱処理をした際にも、酸素析出が起こりにくい領域である。
Further, even if the pores are predominant in the defect-free region, the Green-in defect is not formed unless the amount is sufficient to form the Green-in defect. Such a region is called an Nv region (or Pv region). Green-in defects are not formed in the Nv region, but vacancies remain. The formation of oxygen-precipitated nuclei is promoted in a temperature range lower than the temperature at which the remaining pores form the Green-in defect. Since the oxygen precipitation reaction involves volume expansion, the increase in strain energy due to volume expansion due to the growth of the precipitate can be alleviated in the Nv region where there are residual vacancies in the surroundings, so that the oxygen precipitation reaction can easily proceed.
On the other hand, even if the interstitial silicon is dominant in the defect-free region, the Green-in defect is not formed unless the amount is sufficient to form the Green-in defect. Such a region is called a Ni region (or Pi region). Unlike the Nv region, the Ni region has few remaining pores, so that the oxygen precipitation reaction as described above is unlikely to proceed, and oxygen precipitation is unlikely to occur even when the device or the like is heat-treated.

近年デバイス技術の進歩に伴い、このNv領域とNi領域の特性差が問題になりつつある。Nv領域とNi領域は酸素析出の起こりやすさが大きく異なるため、Nv領域とNi領域が混在したウェーハを用いるとデバイス工程の熱履歴により酸素析出の特性差が顕在化してウェーハが反ったり、あるいはデバイスパターンズレの原因になったりする。以上のような問題から、近年では、無欠陥PWに対してNv領域とNi領域、どちらか一方の領域で製造されることが望まれている。
よって、上記のように、シリコンウェーハを製造するためのシリコン単結晶においては、各欠陥領域を検出あるいは保証する方法が重要となっている。
With the progress of device technology in recent years, the characteristic difference between the Nv region and the Ni region is becoming a problem. Since the susceptibility to oxygen precipitation differs greatly between the Nv region and the Ni region, if a wafer in which the Nv region and the Ni region coexist is used, the difference in oxygen precipitation characteristics becomes apparent due to the thermal history of the device process, and the wafer warps or warps. It may cause device pattern deviation. From the above problems, in recent years, it has been desired to manufacture the product in either the Nv region or the Ni region with respect to the defect-free PW.
Therefore, as described above, in a silicon single crystal for manufacturing a silicon wafer, a method of detecting or guaranteeing each defect region is important.

上述のように、空孔の凝集体であるVoidおよび格子間シリコンの凝集体である転位クラスターは選択エッチングによって検出できることが知られている。また、R−OSFは1150℃程度の温度で酸化熱処理した後に選択エッチングを行い、表面観察を行うことでエッチピットとして検出できることが一般的に知られている。
また、Nv領域とNi領域の区別に関しては、両領域の酸素析出特性の差を利用することで区別できる。具体的には、適当な温度条件で酸素析出熱処理を施した後で、赤外トモグラフ法などにより酸素析出物の密度を検出することでNv領域とNi領域を区別できる。
As described above, it is known that Void, which is an aggregate of pores, and dislocation clusters, which are aggregates of interstitial silicon, can be detected by selective etching. Further, it is generally known that R-OSF can be detected as an etch pit by performing selective etching after oxidative heat treatment at a temperature of about 1150 ° C. and observing the surface.
Further, the Nv region and the Ni region can be distinguished by using the difference in oxygen precipitation characteristics between the two regions. Specifically, the Nv region and the Ni region can be distinguished by detecting the density of the oxygen precipitate by an infrared tomography method or the like after performing the oxygen precipitation heat treatment under an appropriate temperature condition.

しかし、B−band領域の検出手法については、シリコン単結晶の欠陥領域を保証する手段として実際の検査工程に用いることができるような方法はなかった。例えば、特許文献1に記載があるように、検査サンプルに対して故意に不純物金属を塗布し、熱処理で拡散させた後に表層をエッチングし表面に形成されるシャローピットを検出する方法がある。
Ni領域は不純物金属をゲッタリングするサイトがないため不純物金属の多くが表面に残留するが、B−band領域では格子間シリコンの凝集体により形成された積層欠陥、転位クラスター形成領域では転位クラスターがゲッタリングサイトとして寄与するため、不純物金属がバルクに拡散し表層に残留する金属は少なくなる。従って、不純物金属を起点に形成されるシャローピットはNi領域では多く形成され、B−band領域や転位クラスター形成領域ではシャローピット密度が少なくなる。
サンプル表面にシャローピットの多い領域を集光灯下で観察すると光が散乱されるためサンプル表面は白濁したように見え、シャローピッが少ない領域では白濁は見られないため、シャローピット形成処理後のサンプルを集光灯下で観察して表面の白濁の有無を評価すれば、サンプルにB−band領域や転位クラスター形成領域の混在の有無を判断することが可能である。
However, regarding the method for detecting the B-band region, there is no method that can be used in an actual inspection step as a means for guaranteeing the defective region of the silicon single crystal. For example, as described in Patent Document 1, there is a method of intentionally applying an impurity metal to an inspection sample, diffusing it by heat treatment, and then etching the surface layer to detect shallow pits formed on the surface.
Most of the impurity metals remain on the surface of the Ni region because there are no sites for gettering the impurity metals. Since it contributes as a gettering site, the impurity metal diffuses into the bulk and the amount of metal remaining on the surface layer is reduced. Therefore, many shallow pits formed starting from the impurity metal are formed in the Ni region, and the shallow pit density decreases in the B-band region and the dislocation cluster formation region.
When observing a region with many shallow pits on the sample surface under a condensing lamp, the sample surface looks cloudy due to light scattering, and no cloudiness is seen in the region with few shallow pits. By observing under a condensing lamp and evaluating the presence or absence of white turbidity on the surface, it is possible to determine the presence or absence of a mixture of B-band region and dislocation cluster formation region in the sample.

しかし、ウェーハに対して多くの割合でB−band領域や転位クラスター形成領域が含まれていれば白濁の有無が見えやすく容易に判断できるが、僅かにB−band領域や転位クラスター形成領域が含まれている場合は白濁の有無が見えにくく、B−band領域や転位クラスター形成領域が含まれているか否かを判断することは難しい。加えて、白濁の有無は観察者の主観的な判断であるため、個人差が生じやすく、安定的かつ確実にB−band領域や転位クラスター形成領域の混在の有無を判断することはできない。 However, if the B-band region and the dislocation cluster formation region are included in a large proportion of the wafer, the presence or absence of cloudiness can be easily seen and easily determined, but the B-band region and the dislocation cluster formation region are slightly included. If it is, it is difficult to see the presence or absence of cloudiness, and it is difficult to determine whether or not the B-band region and the dislocation cluster formation region are included. In addition, since the presence or absence of cloudiness is a subjective judgment of the observer, individual differences are likely to occur, and it is not possible to stably and reliably determine the presence or absence of a mixture of B-band regions and dislocation cluster formation regions.

また、転位クラスター形成領域について特許文献2のように選択エッチングを行い、エッチピットの有無に基づいて転位クラスター形成領域の有無を評価する方法がある。
しかし、選択エッチングによって転位クラスターに起因して生じるエッチピットの密度は低いため、光学顕微鏡によって観察しても見逃す可能性がある。さらに、選択エッチングでエッチングされるのは大サイズの転位クラスターのみであり、小サイズの積層欠陥や転位ループに至っていない転位についてはエッチピットとして検出することができないため、この方法では十分な感度があるとは言い難い。
Further, there is a method in which the dislocation cluster formation region is selectively etched as in Patent Document 2 and the presence or absence of the dislocation cluster formation region is evaluated based on the presence or absence of etch pits.
However, since the density of etch pits generated by dislocation clusters due to selective etching is low, it may be overlooked even when observed with an optical microscope. Furthermore, only large-sized dislocation clusters are etched by selective etching, and small-sized stacking defects and dislocations that do not reach dislocation loops cannot be detected as etch pits, so this method has sufficient sensitivity. It is hard to say that there is.

さらに、シリコン単結晶からシリコンウェーハを製造する際に、(100)面や(110)面、(111)面といった特定の面方位から意図的に数分〜数度のオフアングルを与えて特定の面から意図的に傾けた面出しをしてウェーハを製造する場合がある。
その場合、B−band領域や転位クラスター形成領域は完全な同心円形状でウェーハ面内に分布せず、偏った三日月状の分布をする場合がある。そういった三日月状の分布の場合、特許文献2のようにエッチングをしてピットを探すような手法では測定領域がウェーハ全面と広範囲になり、効率的に検査することはできない。よって、B−band領域やI−rich領域を検出する手法としては、ウェーハ全面を一括して検査できる手法が必要である。
Further, when a silicon wafer is manufactured from a silicon single crystal, a specific off-angle of several minutes to several degrees is intentionally given from a specific plane orientation such as a (100) plane, a (110) plane, or a (111) plane. Wafers may be manufactured by intentionally tilting the surface from the surface.
In that case, the B-band region and the dislocation cluster formation region may have a completely concentric shape and are not distributed in the wafer plane, but may have a biased crescent-shaped distribution. In the case of such a crescent-shaped distribution, the measurement area becomes a wide area with the entire surface of the wafer by the method of etching and searching for pits as in Patent Document 2, and efficient inspection cannot be performed. Therefore, as a method for detecting the B-band region and the I-rich region, a method capable of collectively inspecting the entire surface of the wafer is required.

特許文献3では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、シリコンウェーハの表面を研磨し、LLS検査装置で検査することによって欠陥領域を高感度に評価する方法が記載されている。この方法ではウェーハ全面を一括して検査できるため、上記のように三日月状に分布するB−band領域や転位クラスター形成領域も高効率に検査することが可能である。
しかし、特許文献3の方法は熱処理を施すことで酸素析出物を成長させて、その析出物をLLS検査装置によって検出するため、検出感度はサンプルの酸素濃度に大きく影響される。加えて、酸素濃度が10ppma(JEIDA)程度以下の低酸素結晶においては高感度に検出できない、もしくはかなりの長時間の熱処理を要するため、効率的な検査方法とはいえない。
Patent Document 3 describes a method of evaluating a defect region with high sensitivity by heat-treating a silicon wafer to form a secondary defect, polishing the surface of the silicon wafer, and inspecting the silicon wafer with an LLS inspection apparatus. Since the entire surface of the wafer can be inspected collectively by this method, it is possible to inspect the B-band region and the dislocation cluster formation region distributed in a crescent shape as described above with high efficiency.
However, in the method of Patent Document 3, oxygen precipitates are grown by performing heat treatment, and the precipitates are detected by an LLS inspection apparatus, so that the detection sensitivity is greatly affected by the oxygen concentration of the sample. In addition, low oxygen crystals with an oxygen concentration of about 10 ppma (JEIDA) or less cannot be detected with high sensitivity or require a considerably long heat treatment, so that it cannot be said to be an efficient inspection method.

以上のとおり、従来は、B−band領域および転位クラスター形成領域を容易かつ効率的に検出するシリコン単結晶の欠陥領域検査方法はなかった。 As described above, conventionally, there has been no method for inspecting a defect region of a silicon single crystal for easily and efficiently detecting a B-band region and a dislocation cluster formation region.

特開2012−148925号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-148925 特開2014−093457号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-093457 特開2017−220587号公報JP-A-2017-220587

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、シリコン単結晶ウェーハにおいて、B−band領域および転位クラスター形成領域を容易かつ効率的に検出して判定することができるウェーハの欠陥領域判定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 a defect region of a wafer in which a B-band region and a dislocation cluster formation region can be easily and efficiently detected and determined in a silicon single crystal wafer. An object of the present invention is to provide a determination method.

上記目的を達成するために、本発明は、チョクラルスキー法によるシリコン単結晶から切り出して作製したウェーハの欠陥領域の判定方法であって、
前記ウェーハの表面に対して、1×1011〜1×1015atoms/cmの濃度の不純物金属を塗布し、熱処理を施すことによって拡散させた後、
該熱処理後のウェーハの表層を0.5μm以上研磨して除去し、
該研磨後のウェーハの表面の前記不純物金属によるシリサイド欠陥をパーティクルカウンターにより測定し、
該測定の結果に基づいて、前記ウェーハ中にB−band領域またはI−rich領域が含まれているか否かを判定することを特徴とするウェーハの欠陥領域の判定方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for determining a defect region of a wafer produced by cutting out a silicon single crystal by the Czochralski method.
An impurity metal having a concentration of 1 × 10 11 to 1 × 10 15 atoms / cm 2 is applied to the surface of the wafer and diffused by heat treatment.
The surface layer of the wafer after the heat treatment is polished and removed by 0.5 μm or more to remove it.
Silicide defects due to the impurity metal on the surface of the polished wafer were measured with a particle counter.
Provided is a method for determining a defective region of a wafer, which comprises determining whether or not a B-band region or an I-rich region is included in the wafer based on the result of the measurement.

このような判定方法であれば、容易かつ効率的にB−band領域やI−rich領域の有無の判定を行うことができるし、従来のシャローピット検出による判定方法のように、観察者の主観的な判断に判定結果が左右されるのを防ぐことができる。
なお、不純物金属の塗布濃度を1×1011atoms/cm以上とすることで、欠陥領域の判定材料として上記シリサイド欠陥を十分に形成することができ、また、1×1015atoms/cm以下とすることで、B−band領域やI−rich領域中の欠陥に捕捉しきれず、欠陥がない領域においてもシリサイド欠陥が形成されるのを防ぐことができる。
また、不純物金属を熱処理により拡散させてもその多くは表面で析出するため、0.5μm以上を研磨することで、その影響を排除してバルク中のB−band領域やI−rich領域で形成されたシリサイド欠陥を検出でき、ウェーハの欠陥領域を正確に判定することができる。
With such a determination method, the presence or absence of the B-band region and the I-rich region can be easily and efficiently determined, and the observer's subjectivity is different from the conventional determination method based on shallow pit detection. It is possible to prevent the judgment result from being influenced by the judgment.
By setting the coating concentration of the impurity metal to 1 × 10 11 atoms / cm 2 or more, the above-mentioned silicide defect can be sufficiently formed as a material for determining the defect region, and 1 × 10 15 atoms / cm 2 By doing the following, it is possible to prevent the defects in the B-band region and the I-rich region from being completely captured, and to prevent the silicid defects from being formed even in the region where there are no defects.
Further, even if the impurity metal is diffused by heat treatment, most of it is precipitated on the surface. Therefore, by polishing 0.5 μm or more, the influence is eliminated and the impurity metal is formed in the B-band region or I-rich region in the bulk. The defect area of the wafer can be accurately determined by detecting the defect.

このとき、前記塗布する不純物金属をCuまたはNiとすることができる。 At this time, the impurity metal to be applied can be Cu or Ni.

CuやNiは、B−band領域やI−rich領域に集まる性質が顕著であるため、より確実に欠陥領域の判定を行うことができる。 Since Cu and Ni have a remarkable property of gathering in the B-band region and the I-rich region, the defect region can be determined more reliably.

また、前記熱処理を施すとき、熱処理温度を500℃以上とし、熱処理時間を5分以上とすることができる。 Further, when the heat treatment is performed, the heat treatment temperature can be set to 500 ° C. or higher and the heat treatment time can be set to 5 minutes or longer.

このような熱処理条件であれば、より十分に不純物金属を拡散させることができる。 Under such heat treatment conditions, the impurity metal can be diffused more sufficiently.

以上のように、本発明のウェーハの欠陥領域の判定方法であれば、容易かつ効率的にB−band領域やI−rich領域の有無の判定を行うことができるし、その判定結果が観察者の主観的な判断で左右されるのを防ぐことができる。 As described above, according to the method for determining the defect region of the wafer of the present invention, it is possible to easily and efficiently determine the presence or absence of the B-band region and the I-rich region, and the determination result is the observer. It can be prevented from being influenced by the subjective judgment of.

本発明のウェーハの欠陥領域の判定方法の工程の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the process of the method of determining a defect region of a wafer of this invention. シリコン単結晶を製造することができるシリコン単結晶製造装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the silicon single crystal production apparatus which can produce a silicon single crystal. 実施例1におけるパーティクルカウンターで30nm以上の欠陥を測定した結果を示す欠陥分布図である。It is a defect distribution diagram which shows the result of having measured the defect of 30 nm or more with the particle counter in Example 1. FIG. 比較例1におけるパーティクルカウンターで30nm以上の欠陥を測定した結果を示す欠陥分布図である。It is a defect distribution diagram which shows the result of having measured the defect of 30 nm or more with the particle counter in the comparative example 1. FIG. 比較例2におけるパーティクルカウンターで30nm以上の欠陥を測定した結果を示す欠陥分布図である。It is a defect distribution diagram which shows the result of having measured the defect of 30 nm or more with the particle counter in the comparative example 2. V/Gとシリコン単結晶における欠陥領域の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship of the defect region in V / G and a silicon single crystal.

前述したように、B−band領域およびI−rich領域を容易かつ効率的に判定する有効な手法がなかった。そこで本発明者らは鋭意研究を行ったところ、所定濃度での不純物金属の塗布、熱処理による拡散、0.5μm以上の研磨、パーティクルカウンターでのシリサイド欠陥の測定を順次行い、その測定結果からB−band領域やI−rich領域の有無を容易かつ効率的に判定することができることを見出し、本発明を完成させた。 As mentioned above, there has been no effective method for easily and efficiently determining the B-band region and the I-rich region. Therefore, as a result of diligent research, the present inventors conducted coating of an impurity metal at a predetermined concentration, diffusion by heat treatment, polishing of 0.5 μm or more, and measurement of VDD defects with a particle counter, and based on the measurement results, B The present invention has been completed by finding that the presence or absence of a −band region or I-rich region can be easily and efficiently determined.

以下、本発明について図面を参照して実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図1に本発明のウェーハの欠陥領域の判定方法の工程の一例を示す。図1に示すように、大きく分けて、判定対象のウェーハの用意、不純物金属の塗布、熱処理による拡散、研磨、パーティクルカウンターによる測定、欠陥領域の判定の工程からなっている。以下、各工程について詳述する。
(判定対象のウェーハの用意)
まず、欠陥領域を判定する対象のウェーハ(以下、サンプルとも言う)を用意する。このウェーハはシリコン単結晶ウェーハであり、CZ法により製造したシリコン単結晶から切り出して作製したものである。
ここで、CZ法による単結晶製造装置およびシリコン単結晶の製造方法について説明する。図2は、シリコン単結晶を製造することができる単結晶製造装置の一例を示す概略図である。図2に示す単結晶製造装置20は、CZ法によりシリコン原料融液(シリコンメルト)4からシリコン単結晶を引上げる単結晶製造装置である。この単結晶製造装置20のメインチャンバー1内には、溶融されたシリコン原料融液4を収容する石英ルツボ5と該石英ルツボ5を収容する黒鉛ルツボ6が設けられ、これらルツボ5、6は駆動機構(図示せず)によって回転昇降動自在に支持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 shows an example of a process of a method for determining a defect region of a wafer of the present invention. As shown in FIG. 1, it is roughly divided into a process of preparing a wafer to be judged, coating an impurity metal, diffusing by heat treatment, polishing, measuring with a particle counter, and judging a defect region. Hereinafter, each step will be described in detail.
(Preparation of wafer to be judged)
First, a wafer (hereinafter, also referred to as a sample) to be determined for a defect region is prepared. This wafer is a silicon single crystal wafer, which is cut out from a silicon single crystal manufactured by the CZ method.
Here, a single crystal manufacturing apparatus by the CZ method and a method for manufacturing a silicon single crystal will be described. FIG. 2 is a schematic view showing an example of a single crystal manufacturing apparatus capable of manufacturing a silicon single crystal. The single crystal manufacturing apparatus 20 shown in FIG. 2 is a single crystal manufacturing apparatus that pulls a silicon single crystal from a silicon raw material melt (silicon melt) 4 by a CZ method. In the main chamber 1 of the single crystal manufacturing apparatus 20, a quartz crucible 5 containing the molten silicon raw material melt 4 and a graphite crucible 6 containing the quartz crucible 5 are provided, and these crucibles 5 and 6 are driven. It is supported by a mechanism (not shown) so that it can rotate, move up and down.

また、メインチャンバー1の上部には、シリコン原料融液4より引上げられたシリコン単結晶14を収容し外部へ取り出すための引上げチャンバー2が連接され、その上部にはシリコン単結晶14を、種結晶ホルダーで保持された種結晶3を介してシリコン原料融液4から引上げるための引上げ機構(図示せず)が設けられている。不図示の上記ルツボ5、6の駆動機構は、シリコン単結晶14を引上げる際にルツボ5、6を回転させると同時に、シリコン単結晶14の引上げに伴いシリコン原料融液4の融液面が低下するのを補正し、単結晶育成の間、シリコン原料融液4の融液面を略一定位置に保つようルツボ5、6を上昇させるように設定されている。 Further, a pulling chamber 2 for accommodating the silicon single crystal 14 pulled up from the silicon raw material melt 4 and taking it out to the outside is connected to the upper part of the main chamber 1, and the silicon single crystal 14 is placed on the upper part of the seed crystal. A pulling mechanism (not shown) for pulling up from the silicon raw material melt 4 via the seed crystal 3 held by the holder is provided. In the driving mechanism of the crucibles 5 and 6 (not shown), the crucibles 5 and 6 are rotated when the silicon single crystal 14 is pulled up, and at the same time, the melt surface of the silicon raw material melt 4 is raised as the silicon single crystal 14 is pulled up. The crucibles 5 and 6 are set to be raised so as to correct the decrease and keep the melt surface of the silicon raw material melt 4 at a substantially constant position during single crystal growth.

そして、ルツボ5、6の周囲には、ルツボ5、6を取り囲むように、シリコン原料融液4を溶融させる加熱ヒータ(黒鉛ヒータ)7が配置され、さらに、該加熱ヒータ7の外側周囲に加熱ヒータ7からの輻射熱がメインチャンバー1に直接輻射されるのを防止する断熱材8が配置されている。
また、メインチャンバー1の内部には、引上げチャンバー2の上部に設けられたガス導入口10からアルゴンガス(Ar)等の不活性ガスが導入され、トップチャンバー11に設けられたガス整流筒12と引上げ中のシリコン単結晶14との間を通過し、シリコン原料融液4の融液面と対向するように配置された熱遮蔽部材13と融液面の間を伝って、黒鉛ルツボ6の側壁からメインチャンバー1の下方へと流れ、メインチャンバー1の下端にあるガス流出口9より外部へ排出される。熱遮蔽部材13は、シリコン原料融液4からの輻射熱がメインチャンバー1の上部へと輻射されるのを防ぎ、所望の結晶冷却雰囲気を形成しやすくするとともに、融液面に沿って流れる不活性ガスを整流する役目をもっている。
A heating heater (graphite heater) 7 for melting the silicon raw material melt 4 is arranged around the crucibles 5 and 6 so as to surround the crucibles 5 and 6, and further, heating is performed around the outside of the heating heater 7. A heat insulating material 8 is arranged to prevent the radiant heat from the heater 7 from being radiated directly to the main chamber 1.
Further, inside the main chamber 1, an inert gas such as argon gas (Ar) is introduced from the gas introduction port 10 provided in the upper part of the pull-up chamber 2, and the gas rectifying cylinder 12 provided in the top chamber 11 It passes between the silicon single crystal 14 being pulled up, passes between the heat shield member 13 and the melt surface arranged so as to face the melt surface of the silicon raw material melt 4, and passes through the side wall of the graphite rubbing pot 6. Flows downward from the main chamber 1 and is discharged to the outside from the gas outlet 9 at the lower end of the main chamber 1. The heat shielding member 13 prevents the radiant heat from the silicon raw material melt 4 from being radiated to the upper part of the main chamber 1, facilitating the formation of a desired crystal cooling atmosphere, and inactive flowing along the melt surface. It has the role of rectifying the gas.

そして、このような単結晶製造装置20を用いてシリコン単結晶14を製造するにあたっては、加熱ヒータ7でシリコン原料融液4を加熱し、また、ガス導入口10からアルゴンガスを導入しつつ、種結晶ホルダーにより保持された種結晶3を着液させ、ルツボ5、6を回転させながらシリコン単結晶14を引き上げる。そして、ワイヤソー等によってウェーハ状に切り出して、判定対象のウェーハを得ることができる。 Then, in producing the silicon single crystal 14 using such a single crystal production apparatus 20, the silicon raw material melt 4 is heated by the heating heater 7, and argon gas is introduced from the gas introduction port 10 while being introduced. The seed crystal 3 held by the seed crystal holder is landed, and the silicon single crystal 14 is pulled up while rotating the ruts 5 and 6. Then, it can be cut out into a wafer shape with a wire saw or the like to obtain a wafer to be determined.

(不純物金属の塗布と熱処理による拡散)
上記のようにして用意したウェーハに不純物金属を塗布し、さらには熱処理を施して不純物金属を拡散させる。
ここでまず、ウェーハに対して不純物金属を塗布して拡散させる理由について説明する。不純物金属はシリコン単結晶中にゲッタリングサイトが存在する場合、そのサイト周囲に捕捉される。シリコン単結晶中にB−band領域や転位クラスター形成領域が含まれる場合、B−band領域に存在する小サイズの積層欠陥や転位クラスター形成領域に存在する転位や転位の凝集体がゲッタリングサイトとして寄与するため、それらの欠陥の周囲に不純物金属は集中的に捕捉される。一方で、シリコン単結晶中に欠陥が存在しない場合、ゲッタリングサイトがないことになるため、不純物金属は特定のサイトに集中的に捕捉されることはない。
つまり、故意に不純物金属を塗布して拡散させると、サンプルにB−band領域や転位クラスター形成領域が含まれる場合、不純物金属を拡散させることでそれらの欠陥領域に選択的に不純物金属を集めることができる。また、B−band領域や転位クラスター形成領域に集まる性質はCuやNiが顕著であるため、塗布する不純物金属にはCuまたはNiを選択することが好ましいが、これらに限定されるものではない。
(Applying impurity metal and diffusing by heat treatment)
Impurity metal is applied to the wafer prepared as described above, and further heat treatment is performed to diffuse the impurity metal.
Here, first, the reason why the impurity metal is applied to the wafer and diffused will be described. Impurity metals are trapped around gettering sites in the silicon single crystal if they are present. When a B-band region or a dislocation cluster formation region is included in a silicon single crystal, small-sized stacking defects existing in the B-band region or dislocation or dislocation agglomerates existing in the dislocation cluster formation region serve as gettering sites. Impurity metals are intensively trapped around those defects to contribute. On the other hand, if there are no defects in the silicon single crystal, there will be no gettering sites, so the impurity metal will not be trapped intensively at a specific site.
That is, when the impurity metal is intentionally applied and diffused, if the sample contains a B-band region or a dislocation cluster forming region, the impurity metal is diffused to selectively collect the impurity metal in those defect regions. Can be done. Further, since Cu and Ni are remarkable in the property of gathering in the B-band region and the dislocation cluster forming region, it is preferable to select Cu or Ni as the impurity metal to be applied, but the present invention is not limited thereto.

上記のようにB−band領域や転位クラスター形成領域に集中的に不純物金属が捕捉された場合、ゲッタリングサイト周囲では局所的に不純物金属が過飽和の状態になる。そこで、過飽和を解消するため不純物金属とシリコンが複合化してシリサイドとして析出する。つまり、不純物金属を塗布して拡散させることで、B−band領域および転位クラスター形成領域に対して、選択的にシリサイドを形成することができる。 When the impurity metal is intensively trapped in the B-band region or the dislocation cluster formation region as described above, the impurity metal is locally supersaturated around the gettering site. Therefore, in order to eliminate supersaturation, the impurity metal and silicon are composited and precipitated as silicide. That is, by applying the impurity metal and diffusing it, the silicide can be selectively formed in the B-band region and the dislocation cluster forming region.

不純物金属の塗布については、その濃度に注意する必要がある。塗布する濃度が低すぎる場合、B−band領域や転位クラスター形成領域でシリサイドを形成するのに十分な不純物金属の濃度に達しないため、汚染濃度は1×1011atoms/cm以上とする必要がある。また、汚染濃度が高すぎると、B−band領域や転位クラスター形成領域中の欠陥に捕捉しきれず、欠陥がない領域においてもシリサイドが形成される恐れがあるため、汚染濃度の上限は1×1015atoms/cm以下とする必要がある。 When applying impurity metals, it is necessary to pay attention to the concentration. If the concentration to be applied is too low, the concentration of impurity metals sufficient to form silicide in the B-band region and dislocation cluster formation region will not be reached, so the contamination concentration must be 1 × 10 11 atoms / cm 2 or more. There is. Further, if the contamination concentration is too high, it cannot be completely captured by defects in the B-band region and the dislocation cluster formation region, and silicide may be formed even in the region without defects. Therefore, the upper limit of the contamination concentration is 1 × 10. It should be 15 atoms / cm 2 or less.

そして不純物金属を塗布した後は熱処理によって拡散させる必要がある。例えばCuおよびNiはシリコン単結晶中での拡散速度が比較的速いため、短時間の熱処理で容易に拡散させることが可能である。熱処理温度を500℃以上1000℃以下とし、熱処理時間を5分以上、より好ましくは10分以上60分以内とすれば、十分CuやNi等の不純物金属は拡散でき、時間効率も良いと考えられる。 After applying the impurity metal, it is necessary to diffuse it by heat treatment. For example, Cu and Ni have a relatively high diffusion rate in a silicon single crystal, so that they can be easily diffused by a short heat treatment. If the heat treatment temperature is 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and the heat treatment time is 5 minutes or longer, more preferably 10 minutes or longer and 60 minutes or lower, impurity metals such as Cu and Ni can be sufficiently diffused, and time efficiency is considered to be good. ..

(研磨)
上記のようにして不純物金属を拡散をさせた後にそのウェーハの表層を研磨して除去する。
まず、このような研磨を行う理由について説明する。不純物金属を熱処理によって拡散させてもその多くは表面で析出してしまう。つまり、表層に多くの金属が析出した状態ではウェーハに分布する欠陥領域による金属ゲッタリング能力の差が見えにくい。しかし、研磨のような物理的な手法により平坦性を損なうことなくウェーハの表層を除去することで、熱処理時にバルクであった部位の表面分析が可能となる。
(Polishing)
After diffusing the impurity metal as described above, the surface layer of the wafer is polished and removed.
First, the reason for performing such polishing will be described. Even if the impurity metal is diffused by heat treatment, most of it is deposited on the surface. That is, when a large amount of metal is deposited on the surface layer, it is difficult to see the difference in metal gettering ability depending on the defect region distributed on the wafer. However, by removing the surface layer of the wafer by a physical method such as polishing without impairing the flatness, it is possible to analyze the surface of a portion that was bulk during the heat treatment.

このとき研磨は0.5μm以上行う必要がある。また5μm以下で行うことが好ましい。0.5μm以上を研磨することで、表面に析出したNi等の不純物金属のシリサイドの影響を完全に排除し、バルクの状態を表面分析できるため、バルク中のB−band領域や転位クラスター形成領域にゲッタリングされた金属に起因して形成されたシリサイド欠陥を検出できることになる。また、0.5μm以上研磨すれば欠陥分布は一様のため、時間効率の観点から研磨取り代は5μm以下が好ましい。 At this time, polishing needs to be performed by 0.5 μm or more. Further, it is preferably performed at 5 μm or less. By polishing 0.5 μm or more, the influence of silicide of impurity metals such as Ni deposited on the surface can be completely eliminated, and the bulk state can be surface-analyzed. Therefore, the B-band region and dislocation cluster formation region in the bulk can be analyzed. It will be possible to detect VDD defects formed due to the metal gettered on the surface. Further, since the defect distribution is uniform when polishing 0.5 μm or more, the polishing removal allowance is preferably 5 μm or less from the viewpoint of time efficiency.

(パーティクルカウンターによる測定)
次に、研磨後のウェーハ表面における上記のシリサイド欠陥の測定を行う。
シリサイド欠陥の検出にはパーティクルカンターを使用する。パーティクルカウンターであれば、高感度かつ高効率に金属不純物によって形成されたシリサイド起因の欠陥を検出することが可能である。パーティクルカウンターで正常に測定できた欠陥がすべてシリサイド起因の欠陥であると仮定し、欠陥の多寡がそのままゲッタリング能力の優劣となり、高精度の評価が可能となる。
(Measurement by particle counter)
Next, the above-mentioned VDD defect on the surface of the wafer after polishing is measured.
A particle canter is used to detect silicide defects. If it is a particle counter, it is possible to detect defects caused by VDD formed by metal impurities with high sensitivity and high efficiency. Assuming that all the defects that can be normally measured by the particle counter are defects caused by VDD, the amount of defects directly becomes the superiority or inferiority of the gettering ability, and high-precision evaluation becomes possible.

(欠陥領域の判定)
上記測定の結果に基づいて、ウェーハ中にB−band領域またはI−rich領域が含まれているか否かを判定する。これにより、ウェーハ、さらにはその元となったシリコン単結晶において、これらの欠陥領域の存在の有無を確かめることができる。
より具体的には、例えば、測定したシリサイド欠陥のウェーハ面内の分布(特には密集した分布)からこれらの欠陥領域の有無を判定することができる。シリコン単結晶から傾き無しで切り出して作製したウェーハであって、B−band領域や転位クラスター形成領域がウェーハ面内に存在する場合は、中心が抜けた同心円状や単純な円状の分布となる。もしくは、シリコン単結晶から傾き有りで切り出して作製したウェーハであって、B−band領域や転位クラスター形成領域がウェーハ面内に存在する場合は、オフアングルなどによってその形状が傾いた三日月状や楕円状に分布している。つまり、パーティクルカウンターによって検出された欠陥の分布が上記のような分布になっていれば、B−band領域や転位クラスター形成領域が混在していると判断できる。
(Judgment of defective area)
Based on the result of the above measurement, it is determined whether or not the wafer contains a B-band region or an I-rich region. This makes it possible to confirm the presence or absence of these defect regions in the wafer and the silicon single crystal that is the source of the wafer.
More specifically, for example, the presence or absence of these defect regions can be determined from the measured distribution of VDD defects in the wafer surface (particularly, a dense distribution). When a wafer is produced by cutting out a silicon single crystal without inclination and a B-band region or a dislocation cluster formation region exists in the wafer surface, the distribution is concentric or simple with no center. .. Alternatively, in a wafer produced by cutting out a silicon single crystal with an inclination, if a B-band region or a dislocation cluster forming region exists in the wafer surface, the shape is inclined to a crescent shape or an ellipse due to an off-angle or the like. It is distributed in a shape. That is, if the distribution of defects detected by the particle counter is as described above, it can be determined that the B-band region and the dislocation cluster formation region are mixed.

上記の本発明の判定方法であれば、従来のシャローピットによる判定方法のような判断の難しい方法に比べて容易であり、欠陥分布を作業者が目視して主観的に判断する必要がないため、個人差による検出感度のズレは生じない。また、上記の通り、不純物金属によるシリサイドは転位クラスター形成領域のみではなくB−band領域にも形成されるため、転位クラスター領域のみでなくB−band領域を検出する感度も十分にある。よって、この方法であれば容易かつ高感度に、しかも効率的にウェーハ全域を評価することが可能であり、無欠陥PWの欠陥領域を保証する手段として用いることができる。特には、全面が無欠陥領域であるNi領域のものか、あるいは、B−band領域や転位クラスター形成領域を含むものかという判別に役立てることができる。 The above-mentioned determination method of the present invention is easier than the conventional determination method using shallow pits, which is difficult to determine, and it is not necessary for the operator to visually and subjectively determine the defect distribution. , There is no deviation in detection sensitivity due to individual differences. Further, as described above, since the ferrite made of the impurity metal is formed not only in the dislocation cluster forming region but also in the B-band region, the sensitivity for detecting not only the dislocation cluster region but also the B-band region is sufficient. Therefore, with this method, it is possible to evaluate the entire wafer area easily, with high sensitivity, and efficiently, and it can be used as a means for guaranteeing the defect region of the defect-free PW. In particular, it can be useful for determining whether the entire surface is a defect-free Ni region, or includes a B-band region or a dislocation cluster formation region.

以下、本発明の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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

(実施例1)
図2に概略図を示した単結晶製造装置を用いて、口径32inch(800mm)の石英ルツボ、初期の原料チャージ量を380kgとして、直径305mm、直胴長さ140cmのシリコン単結晶を引上げた。引き上がった結晶から直径300mm、厚さ0.775mmのシリコンウェーハを作製した。なお、ウェーハの切り出しの際、傾き無しで行った。そのうち1枚を検査用サンプルとして抜き取った。
検査用サンプルに対して、Niを1×1012atoms/cmの濃度で塗布して、700℃×20minの熱処理で拡散させた。その後に、表層を1μm研磨して、パーティクルカウンター(KLA社製のSurfScanシリーズ、SP3)により、表面に存在する欠陥(シリサイド欠陥)の測定を実施した。
(Example 1)
Using the single crystal manufacturing apparatus shown in FIG. 2, a quartz crucible having a diameter of 32 inches (800 mm) and a silicon single crystal having a diameter of 305 mm and a straight body length of 140 cm were pulled up with an initial charge amount of 380 kg. A silicon wafer having a diameter of 300 mm and a thickness of 0.775 mm was produced from the raised crystals. When cutting out the wafer, it was performed without tilting. One of them was taken out as an inspection sample.
Ni was applied to the test sample at a concentration of 1 × 10 12 atoms / cm 2 and diffused by heat treatment at 700 ° C. × 20 min. After that, the surface layer was polished by 1 μm, and defects (filaicide defects) existing on the surface were measured by a particle counter (SurfScan series manufactured by KLA, SP3).

パーティクルカウンターで30nm以上の欠陥を測定し、図3に検出された欠陥のマップを示す。図3のように同心円状に密集した欠陥が検出された。
よって、このサンプルにはB−band領域および転位クラスター形成領域が含まれていると判断して、無欠陥PWとしては不合格と判定した。
A particle counter measures defects of 30 nm or more, and FIG. 3 shows a map of the detected defects. As shown in FIG. 3, defects densely packed concentrically were detected.
Therefore, it was judged that this sample contained a B-band region and a dislocation cluster formation region, and it was judged to be unacceptable as a defect-free PW.

なお、検証として、同水準のシリコンウェーハに対して選択エッチングを実施して顕微鏡観察を行ったところ、転位クラスターに起因すると考えられるピットが検出された。つまり、このウェーハにはB−band領域や転位クラスター形成領域が混在しているということになるため、パーティクルカウンターでの測定からの判定結果は正しかったといえる。 As a verification, when selective etching was performed on silicon wafers of the same level and microscopic observation was performed, pits thought to be caused by dislocation clusters were detected. That is, since the B-band region and the dislocation cluster formation region are mixed in this wafer, it can be said that the judgment result from the measurement with the particle counter was correct.

(比較例1)
実施例1と同様の単結晶製造装置を用いて、同直径のシリコン単結晶を製造した。そのシリコン単結晶から実施例1と同様に検査サンプル抜き取った。すなわち、実施例1と同様の検査サンプル(すなわち、実施例1で同心円状にB−band領域や転位クラスター形成領域が存在していることを既に確認できているものと同様のもの)を用意した。
検査サンプルに対して、Niを1×1010atoms/cmの濃度で塗布して、700℃×20minの熱処理で拡散させた。その後に、表層を1μm研磨して、パーティクルカウンターにより欠陥の測定を実施した。
(Comparative Example 1)
A silicon single crystal having the same diameter was produced using the same single crystal production apparatus as in Example 1. An inspection sample was extracted from the silicon single crystal in the same manner as in Example 1. That is, a test sample similar to that of Example 1 (that is, the same as that in Example 1 in which it has already been confirmed that the B-band region and the dislocation cluster formation region exist concentrically) was prepared. ..
Ni was applied to the test sample at a concentration of 1 × 10 10 atoms / cm 2 and diffused by heat treatment at 700 ° C. × 20 min. After that, the surface layer was polished by 1 μm, and defects were measured by a particle counter.

図4にパーティクルカウンターで30nm以上の欠陥を測定し、検出された欠陥のマップを示す。図4のように密集した欠陥の分布は確認されなかったため、B−band領域や転位クラスター形成領域は混在していないと判断し、無欠陥PWとしては合格と判定した。 FIG. 4 shows a map of defects detected by measuring defects of 30 nm or more with a particle counter. Since the distribution of dense defects was not confirmed as shown in FIG. 4, it was judged that the B-band region and the dislocation cluster formation region were not mixed, and it was judged that the defect-free PW was acceptable.

しかし、同水準のシリコンウェーハに対して選択エッチングを実施して顕微鏡観察を行ったところ、転位クラスターに起因すると考えられるピットが検出された。つまり、このウェーハにはB−band領域や転位クラスター形成領域が混在しているということになるため、パーティクルカウンターでの測定からの判定結果は正しくなかったといえる。
これは、Ni汚染濃度が1×1010atoms/cmと低かったため、B−band領域や転位クラスター形成領域にNiをゲッタリングさせてNiシリサイドを形成させることができなかったと考えられる。
However, when selective etching was performed on silicon wafers of the same level and microscopic observation was performed, pits thought to be caused by dislocation clusters were detected. That is, since the B-band region and the dislocation cluster formation region are mixed in this wafer, it can be said that the determination result from the measurement with the particle counter was not correct.
It is considered that this is because the Ni contamination concentration was as low as 1 × 10 10 atoms / cm 2, and it was not possible to get Ni in the B-band region and the dislocation cluster formation region to form Ni silicide.

(比較例2)
実施例1と同様の単結晶製造装置を用いて、同直径のシリコン単結晶を製造した。そのシリコン単結晶から検査サンプルを作製し、実施例1とは異なる検査サンプルを用意した。検査サンプルに対して、Niを1×1012atoms/cmの濃度で塗布して、500℃×10minの熱処理で拡散させた。その後に、表層を0.1μm研磨して、パーティクルカウンターにより欠陥測定を実施した。
(Comparative Example 2)
A silicon single crystal having the same diameter was produced using the same single crystal production apparatus as in Example 1. An inspection sample was prepared from the silicon single crystal, and an inspection sample different from that of Example 1 was prepared. Ni was applied to the test sample at a concentration of 1 × 10 12 atoms / cm 2 and diffused by heat treatment at 500 ° C. × 10 min. After that, the surface layer was polished by 0.1 μm, and defect measurement was carried out with a particle counter.

図5にパーティクルカウンターで30nm以上の欠陥を測定し、検出された欠陥のマップを示す。欠陥がウェーハ全面に観察されたため、B−band領域や転位クラスター形成領域が混在していると判断し、無欠陥PWとしては不合格と判定した。 FIG. 5 shows a map of defects detected by measuring defects of 30 nm or more with a particle counter. Since defects were observed on the entire surface of the wafer, it was judged that the B-band region and the dislocation cluster formation region were mixed, and it was judged that the defect-free PW was unacceptable.

しかし、検証のため、同水準のシリコンウェーハに対して選択エッチングを実施して顕微鏡観察を行ったところ、転位クラスターに起因すると考えられるピットが検出されなかった。つまり、このウェーハにはB−band領域や転位クラスター形成領域が混在していないことになるため、上記判定結果は正しくなかったといえる。つまり、このウェーハは無欠陥PWとして合格品であったと考えられる。
なお、さらに別の検証として、上記の0.1μm研磨した同サンプルに対して追加で1μm研磨した後に(すなわち、総研磨量が1.1μm)、再度パーティクルカウンター測定を実施したところ、密集した欠陥は観察されず、上記の選択エッチングによる検証と同様にB−band領域等が混在していない無欠陥PWと判定できた。
これは、比較例2での研磨量が0.1μmと少なかったため、ウェーハ表層に残存するNiシリサイドに起因した欠陥を多く検出しており、欠陥領域に起因したNiシリサイド形成挙動が観測できなかったためと考えられる。一方、検証で行った、比較例2での研磨と追加研磨を合わせた総研磨量が1.1μmの場合(本発明の判定方法に相当)、欠陥領域に起因したNiシリサイド形成挙動を正しく捉えることができたと言える。
However, for verification, when selective etching was performed on silicon wafers of the same level and microscopic observation was performed, pits thought to be caused by dislocation clusters were not detected. That is, since the B-band region and the dislocation cluster formation region are not mixed in this wafer, it can be said that the above determination result is not correct. That is, it is considered that this wafer was a pass product as a defect-free PW.
As yet another verification, when the same sample polished by 0.1 μm was additionally polished by 1 μm (that is, the total polishing amount was 1.1 μm) and then the particle counter measurement was performed again, dense defects were found. Was not observed, and it was determined that the PW was defect-free in which the B-band region and the like were not mixed, as in the verification by the above selective etching.
This is because the amount of polishing in Comparative Example 2 was as small as 0.1 μm, so that many defects due to Ni silicide remaining on the wafer surface layer were detected, and the Ni silicide formation behavior due to the defect region could not be observed. it is conceivable that. On the other hand, when the total polishing amount of the polishing in Comparative Example 2 and the additional polishing performed in the verification is 1.1 μm (corresponding to the determination method of the present invention), the Ni silicide formation behavior caused by the defect region is correctly captured. It can be said that it was possible.

(実施例2)
実施例1と同様の検査サンプル(すなわち、実施例1およびその後の検証で同心円状にB−band領域や転位クラスター形成領域が存在していることを既に確認できているものと同様のもの)に対して、Niの塗布濃度を1×1011atoms/cmとし、研磨量を0.5μmとしたこと以外は実施例1と同様にして欠陥測定を実施した。
(Example 2)
To the same test sample as in Example 1 (ie, the same as in Example 1 and subsequent verifications that have already confirmed the presence of concentric B-band regions and dislocation cluster formation regions). On the other hand, defect measurement was carried out in the same manner as in Example 1 except that the coating concentration of Ni was 1 × 10 11 atoms / cm 2 and the polishing amount was 0.5 μm.

その結果、図3と同様の欠陥分布(同心円状の分布)となり、実施例1と同様に、B−band領域および転位クラスター形成領域が混在していると判断して、無欠陥PWとしては不合格と判定した。
前述したように実施例1およびその後の検証でB−band領域等が混在していることは確認済みであり、正しく評価できていることが分かる。
As a result, the defect distribution (concentric distribution) similar to that in FIG. 3 is obtained, and it is judged that the B-band region and the dislocation cluster formation region are mixed as in Example 1, and the defect-free PW is not suitable. It was judged to have passed.
As described above, it has been confirmed in Example 1 and the subsequent verification that the B-band region and the like are mixed, and it can be seen that the evaluation can be performed correctly.

(実施例3)
実施例1と同様の検査サンプル(すなわち、実施例1およびその後の検証で同心円状にB−band領域や転位クラスター形成領域が存在していることを既に確認できているものと同様のもの)に対して、Niの塗布濃度を1×1015atoms/cmとし、研磨量を0.5μmとしたこと以外は実施例1と同様にして欠陥測定を実施した。
(Example 3)
To the same test sample as in Example 1 (ie, the same as in Example 1 and subsequent verifications that have already confirmed the presence of concentric B-band regions and dislocation cluster formation regions). On the other hand, defect measurement was carried out in the same manner as in Example 1 except that the coating concentration of Ni was 1 × 10 15 atoms / cm 2 and the polishing amount was 0.5 μm.

その結果、図3と同様の欠陥分布(同心円状の分布)となり、実施例1と同様に、B−band領域および転位クラスター形成領域が混在していると判断して、無欠陥PWとしては不合格と判定した。
前述したように実施例1およびその後の検証でB−band領域等が混在していることは確認済みであり、正しく評価できていることが分かる。
As a result, the defect distribution (concentric distribution) similar to that in FIG. 3 is obtained, and it is judged that the B-band region and the dislocation cluster formation region are mixed as in Example 1, and the defect-free PW is not suitable. It was judged to have passed.
As described above, it has been confirmed in Example 1 and the subsequent verification that the B-band region and the like are mixed, and it can be seen that the evaluation can be performed correctly.

(比較例3)
比較例2と同様の検査サンプル(すなわち、比較例2の後の検証で無欠陥PWであることを既に確認できているものと同様のもの)に対して、Niの塗布濃度を1×1016atoms/cmとし、研磨量を0.5μmとしたこと以外は比較例2と同様にして欠陥測定を実施した。
(Comparative Example 3)
For the same inspection sample as in Comparative Example 2 (that is, the same as the one that has already been confirmed to be defect-free PW by the verification after Comparative Example 2), the coating concentration of Ni was 1 × 10 16 Defect measurement was carried out in the same manner as in Comparative Example 2 except that the atoms / cm 2 was set and the polishing amount was 0.5 μm.

その結果、図5と同様の欠陥分布(全面に分布)となり、比較例2と同様に、B−band領域および転位クラスター形成領域が混在していると判断して、無欠陥PWとしては不合格と判定した。
しかしながら、前述したように比較例2の後の検証でB−band領域等が混在していない無欠陥PWであることは確認済みであり、正しく評価できていないことが分かる。
As a result, the defect distribution (distributed over the entire surface) is the same as in FIG. 5, and it is judged that the B-band region and the dislocation cluster formation region are mixed as in Comparative Example 2, and the defect-free PW is rejected. Was judged.
However, as described above, in the verification after Comparative Example 2, it has been confirmed that the PW is a defect-free PW in which the B-band region and the like are not mixed, and it can be seen that the evaluation cannot be performed correctly.

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 example, and any one having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

1…メインチャンバー、 2…引上げチャンバー、 3…種結晶、
4…シリコン原料融液、 5…石英ルツボ、 6…黒鉛ルツボ、
7…加熱ヒータ、 8…断熱材、 9…ガス流出口、 10…ガス導入口、
11…トップチャンバー、 12…ガス整流筒、 13…熱遮蔽部材、
14…シリコン単結晶、 20…単結晶製造装置。
1 ... Main chamber, 2 ... Pulling chamber, 3 ... Seed crystal,
4 ... Silicon raw material melt, 5 ... Quartz crucible, 6 ... Graphite crucible,
7 ... Heater, 8 ... Insulation material, 9 ... Gas outlet, 10 ... Gas inlet,
11 ... Top chamber, 12 ... Gas rectifier cylinder, 13 ... Heat shielding member,
14 ... Silicon single crystal, 20 ... Single crystal manufacturing equipment.

Claims (3)

チョクラルスキー法によるシリコン単結晶から切り出して作製したウェーハの欠陥領域の判定方法であって、
前記ウェーハの表面に対して、1×1011〜1×1015atoms/cmの濃度の不純物金属を塗布し、熱処理を施すことによって拡散させた後、
該熱処理後のウェーハの表層を0.5μm以上研磨して除去し、
該研磨後のウェーハの表面の前記不純物金属によるシリサイド欠陥をパーティクルカウンターにより測定し、
該測定の結果に基づいて、前記ウェーハ中にB−band領域またはI−rich領域が含まれているか否かを判定することを特徴とするウェーハの欠陥領域の判定方法。
It is a method for determining the defect region of a wafer produced by cutting out from a silicon single crystal by the Czochralski method.
An impurity metal having a concentration of 1 × 10 11 to 1 × 10 15 atoms / cm 2 is applied to the surface of the wafer and diffused by heat treatment.
The surface layer of the wafer after the heat treatment is polished and removed by 0.5 μm or more to remove it.
Silicide defects due to the impurity metal on the surface of the polished wafer were measured with a particle counter.
A method for determining a defect region of a wafer, which determines whether or not a B-band region or an I-rich region is included in the wafer based on the result of the measurement.
前記塗布する不純物金属をCuまたはNiとすることを特徴とする請求項1に記載のウェーハの欠陥領域の判定方法。 The method for determining a defective region of a wafer according to claim 1, wherein the impurity metal to be applied is Cu or Ni. 前記熱処理を施すとき、熱処理温度を500℃以上とし、熱処理時間を5分以上とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のウェーハの欠陥領域の判定方法。

The method for determining a defective region of a wafer according to claim 1 or 2, wherein when the heat treatment is performed, the heat treatment temperature is set to 500 ° C. or higher and the heat treatment time is set to 5 minutes or longer.

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