JP3917245B2

JP3917245B2 - Silicon wafer, heat treatment boat and tube evaluation method

Info

Publication number: JP3917245B2
Application number: JP20230397A
Authority: JP
Inventors: 健廣瀬; 久実元浦; 博三若林; 智柚木脇; 博行松山
Original assignee: Sumco Techxiv Corp
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: JPH1130611A

Description

【０００１】
本発明は、シリコンウェーハと、熱処理に使用したボートならびにチューブの金属汚染の有無についての評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＺ法を用いて成長させたシリコン単結晶を切断、研磨して得られたウェーハの表層に無欠陥領域を形成するため、水素ガスを含む非酸化性雰囲気中で所定の熱処理（以下水素中熱処理という）を施して、前記ウェーハをイントリンシックゲッタリング構造（以下ＩＧ構造という）とする技術が従来から用いられている。シリコンウェーハの表層近傍に存在する不純物酸素は水素中熱処理により外方に拡散され、無欠陥層となる。前記ＩＧ構造は、シリコンウェーハの表面から数十μｍ以上の深さの部分にゲッタリング源となる高密度のバルク微小欠陥を形成するもので、前記バルク微小欠陥はデバイス工程でウェーハの表層に付加される不純物の捕獲拠点として利用される。
【０００３】
シリコンウェーハを水素中熱処理する場合、シリコン単結晶からなる熱処理用ボートに処理すべきシリコンウェーハを装填し、前記ボートを熱処理用チューブ内に設置して水素中熱処理を施す。水素中熱処理を施したシリコンウェーハの金属汚染の有無については、ＪＩＳ−Ｂエッチング法またはＮＨ₄ＯＨ／Ｈ₂Ｏ₂
／Ｈ₂ＯからなるＳＣ−１洗浄液によるエッチング法、全反射蛍光Ｘ線分析法（ＴＸＲＦ）、ライフタイムスキャナによる方法などで評価している。また、特開平８−２３３７０９で開示されている不純物の測定方法を適用することもできる。一方、熱処理用ボート、チューブの金属汚染状況については、評価対象の熱処理用ボート、チューブを使用して水素中熱処理を行ったシリコンウェーハを、前記各方法のいずれかを用いて評価することによって間接的に評価するか、または２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により評価している。これらの評価方法とは異なるが、水素中熱処理を施し、更に１０数時間を超えるような特定のデバイス工程を経た後に、デバイスとして許容できない欠陥が観察されることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術による評価方法にはそれぞれ次のような問題点がある。
（１）ＪＩＳ−Ｂエッチング法を用いた場合、金属による汚染部分付近にエッチピットを生じるが、同時にシリコンウェーハの表面全体にエッチングむらが発生するため、金属汚染の有無や汚染度合いの判定が難しい。
（２）ＳＣ−１洗浄液によるエッチングや、ＴＸＲＦ、ライフタイムスキャナによる方法、あるいは特開平８−２３３７０９で開示されている不純物の測定方法による評価は感度が悪く、軽度の金属汚染は検出することができない。
（３）ＳＩＭＳによる評価方法は、金属元素とその濃度、汚染深さを特定することができるが、評価対象部位を切り取って２次イオン質量分析計にかける必要があるため、日常的に行うことができない。
（４）上記の他に、シリコン単結晶中ＣＯＰや酸素析出物を検出する技術として、フッ化水素酸による処理後、ＳＣ−１洗浄を行う方法が特開平８−３０６７５２で開示されている。しかしこの方法は、シリコン単結晶の成長欠陥の１つであるＣＯＰや酸素析出物を検出する技術を開示したもので、シリコンウェーハの熱処理による金属汚染状況を可視化して定性的に汚染源を特定するようなことはできない。
（５）シリコンウェーハに水素中熱処理を施し、更に１０数時間を超えるようなデバイス工程を経た後であれば金属汚染の有無を確認することができるが、評価のタイミングとして極めて遅いものとなり、実用的な評価方法とはいえない。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、熱処理を施したシリコンウェーハに対する金属汚染の有無の評価及びシリコンウェーハに金属汚染をもたらす熱処理用ボート、チューブに対する金属汚染の有無の評価を的確、迅速に行うことができるシリコンウェーハの評価方法及び熱処理に使用するボート、チューブの評価方法を提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係るシリコンウェーハの評価方法は、シリコンウェーハに熱処理を施し、前記シリコンウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、純水によるリンスの後、ＳＣ−１洗浄液に浸漬し、更に純水リンス及び乾燥の後、前記シリコンウェーハ表面のエッチピットを光学的方法によって検出し、この検出結果に基づいてシリコンウェーハの金属汚染の有無を評価することを特徴とする。シリコンウェーハに熱処理を施すことにより、表層近傍は無欠陥状態となる。このようなウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、更にＳＣ−１洗浄液に浸漬することによって生じたエッチピットは、熱処理時に受けた金属汚染によるものに限定される。ウェーハ表面の汚染金属部はフッ化水素酸により溶解してピットとなり、このピットはＳＣ−１洗浄液により拡大されるため、光学的方法による検出が容易になる。
【０００７】
上記シリコンウェーハの評価方法において、フッ化水素酸の濃度が０.１〜５０wt％であり、シリコンウェーハの浸漬時間が１秒〜１０時間であることを特徴とする。フッ化水素酸の濃度とウェーハ浸漬時間とは互いに反比例する関係にあり、前記濃度及び浸漬時間を前記の範囲内で適宜設定すればよい。
【０００８】
また、本発明に係るシリコンウェーハの評価方法において、ウェーハ表面のエッチピットを検出する光学的方法が、光学式パーティクル測定器による方法であり、シリコンウェーハの全面にわたってエッチピットの密度分布を測定可能とする測定方法であることを特徴とする。フッ化水素酸への浸漬によってシリコンウェーハの金属汚染部が溶解してピットとなり、ＳＣ−１洗浄液への浸漬によって拡大された前記ピットは、光学式パーティクル測定器により明確に検出することができる。
【０００９】
更に、本発明に係る熱処理用ボート、チューブの評価方法は、上記評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、高密度のエッチピットの分布パターンにより、金属汚染が熱処理用ボートによるものか、熱処理用チューブによるものか、もしくは前記両者によるものかを判定することを特徴とする。熱処理を施したシリコンウェーハの金属汚染原因は、主として熱処理に使用した熱処理用ボート、熱処理用チューブのいずれかまたは前記両者によるものである。そして、フッ化水素酸及びＳＣ−１洗浄液によるエッチングによりウェーハ表面に現れた高密度エッチピットの分布パターンにより、汚染源を特定することができる。
【００１０】
本発明に係る熱処理用ボートの評価方法は、上記評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、熱処理用ボートとの接触部に高密度のエッチピットが検出された場合には、前記ボートが金属汚染されているものと判定することを特徴とする。熱処理用ボートに装填されたシリコンウェーハは、縁部の複数箇所で前記ボートの溝に接触する。従って、ウェーハ縁部の複数箇所またはそれらのうちの一部の箇所に高密度のエッチピットが独立して検出されれば、金属汚染が熱処理用ボートによるものであると判定してよい。
【００１１】
また、本発明に係る熱処理用チューブの評価方法は、上記評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、リング状または円弧状に高密度のエッチピットが検出された場合には、熱処理用チューブが金属汚染されているものと判定することを特徴とする。熱処理用チューブが金属汚染されている場合は、熱処理を施したシリコンウェーハの表面に検出される高密度のエッチピットがリング状または円弧状となる。従って、熱処理用ボートによる金属汚染との識別は容易である。
【００１２】
【発明の実施の形態及び実施例】
次に、本発明に係る水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価方法の実施例について図面を参照して説明する。図１は水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価手順を示す工程図で、各工程の左端に記載した数字は工程番号である。
【００１３】
まず第１工程で、評価対象シリコンウェーハを熱処理用ボートに装填し、このボートを熱処理用チューブ内に設置して所定の条件で水素中熱処理を行う。第２工程では、熱処理用ボートから取り外した熱処理済みウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、ウェーハの表面に存在する不純物等を除去する。フッ化水素酸の濃度は０.１〜５０wt％、浸漬時間は１秒〜１０時間とし、たとえば濃度１０wt％の場合はシリコンウェーハを３０分間浸漬する。次に第３工程に進み、シリコンウェーハを純水でリンスする。その後第４工程で、ＮＨ₄ＯＨ／Ｈ₂Ｏ₂／Ｈ₂ＯからなるＳＣ−１洗浄液に浸漬する。ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏの混合比は１：１〜５：１〜２０とし、温度は１００℃以下、浸漬時間は１秒〜１０時間とする。
【００１４】
次に第５工程に進み、ＳＣ−１洗浄液に浸漬したシリコンウェーハを純水でリンスし、第６工程で乾燥させた後、第７工程で光学式パーティクル測定器によるエッチピット測定を行う。この測定におけるレンジは０.１μｍ以上とし、得られたマップデータ、数値データに基づいて第８工程でシリコンウェーハの評価を行い、第９工程で熱処理用ボート、チューブの評価を行う。
【００１５】
上記水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価手順に基づく実験例について説明する。図２は水素中熱処理に使用する熱処理用ボートの正面図である。熱処理用ボート１は、上下２枚の部材１ａ、１ｂを複数本のサイドバー１ｃ、１ｄ、・・・で連結したもので、シリコン単結晶を用いて製作されている。前記サイドバー１ｃ、１ｄ、・・・の対向位置にはシリコンウェーハ２を挿入するボート溝１ｅが設けられている。これらのボート溝１ｅにシリコンウェーハを挿入して図示しない熱処理用チューブ内に設置し、水素ガス雰囲気中で１２００℃、６０分の水素中熱処理を施した。次に、濃度１０wt％のフッ化水素酸に３０分浸漬し、純水リンス後、ＳＣ−１洗浄液に１０分浸漬した。ＳＣ−１洗浄液の組成比は、ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：１：５とし、前記フッ化水素酸、ＳＣ−１洗浄液の温度はいずれも室温とした。このウェーハを純水リンス後、乾燥させて光学式パーティクル測定器で観察した。前記観察時の光学式パーティクル測定器の視野は０.１３μｍに設定した。なお、フッ化水素酸、ＳＣ−１洗浄液の組成比、温度ならびに浸漬時間は前記数値に限定されるものではない。
【００１６】
図３及び図４は、上記評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの平面図である。図３（ａ）に示したシリコンウェーハ３には、縁部近傍の３箇所に高密度のエッチピット３ａがそれぞれ独立して発生している。図３（ｂ）に示したシリコンウェーハ４にも（ａ）と同様に縁部近傍の３箇所に高密度のエッチピット４ａが見られる。これらの高密度のエッチピットは、図２に示した熱処理用ボート１のボート溝１ｅと接触していた位置に発生しており、ボート溝１ｅが金属汚染されていることを示している。従って、前記シリコンウェーハ３及び４は金属汚染されたウェーハであると判定した。また、熱処理用ボートについては、前記シリコンウェーハ３、４を装填したボート溝が金属汚染されていると判定した。前記のような高密度のエッチピットが見られないウェーハ及びこれらのウェーハを装填したボート溝については、金属汚染がないと判定した。
【００１７】
図４（ａ）に示したシリコンウェーハ５には高密度のエッチピット５ａによるリング状の模様が形成され、図４（ｂ）に示したシリコンウェーハ６には高密度のエッチピット６ａによるほぼ円弧状の模様が形成されている。前記リング状または円弧状の模様は、水素中熱処理に使用したチューブの金属汚染に起因するシリコンウェーハの金属汚染を示す。従って、前記シリコンウェーハ５、６及び熱処理用チューブは金属汚染されていると評価した。その他のシリコンウェーハには高密度のエッチピットが見当たらないため、金属汚染を受けていないと判定した。なお、１枚の水素中熱処理シリコンウェーハまたは同時に熱処理を行った複数枚の水素中熱処理シリコンウェーハの中に、図３（ａ）または（ｂ）に示した高密度のエッチピットと、図４（ａ）または（ｂ）に示した高密度のエッチピットとが検出された場合は、熱処理用ボート、熱処理用チューブの双方が金属汚染されていることになる。
【００１８】
本発明による評価方法と、ＳＣ−１洗浄液のみに浸漬する従来方法とを比較するため、シリコンウェーハ３、４を装填したボート溝、すなわち、シリコンウェーハが熱処理用ボート１によって金属汚染されたボート溝に新しいシリコンウェーハを装填して水素中熱処理を施し、これらのシリコンウェーハをＳＣ−１洗浄液に浸漬した。浸漬時間は、シリコンウェーハに対する狙いのエッチング代を３００Åとして１時間、同じく狙いのエッチング代を１２００Åとして４時間の２水準とした。これらのシリコンウェーハを純水リンス後、乾燥させて光学式パーティクルカウンタで観察した。前記観察時の光学式パーティクルカウンタの視野は０.１３μｍに設定した。
【００１９】
図５は、上記評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの平面図で、（ａ）は洗浄時間を１時間とした場合、（ｂ）は洗浄時間を４時間とした場合を示す。図５（ａ）、（ｂ）のシリコンウェーハ７、８には、金属汚染のないウェーハと同様に極めて低密度のエッチピットがウェーハの全面にわたって散在しているが、図３に示したようなボート溝との接触部における高密度エッチピットや、図４に示したようなリング状または円弧状の高密度エッチピットは検出できなかった。この実験により、ＳＣ−１洗浄液による洗浄だけでは１〜４時間を費やしても金属汚染の有無を評価することができないことが明確になった。
【００２０】
次に、図３（ｂ）に示したシリコンウェーハ、すなわち熱処理用ボートにより金属汚染されたシリコンウェーハが接触した熱処理用ボートのサイドバーの該当部分を切り取り、２次イオン質量分析計で分析した。その結果の一例を図６に示す。同図によれば、汚染金属はＦｅとＣｕで、濃度はほぼ同じであり、汚染深さはウェーハ表面から１.０μｍ程度である。
【００２１】
本実施例によれば、従来、１０数時間を超えるような特定のデバイス工程を経た後に発見されていたシリコンウェーハの金属汚染状況を、時間にして１／２０以上早い時期に評価することができるようになった。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリコンウェーハに水素中熱処理を施してウェーハ表層を無欠陥状態にした後、フッ化水素酸とＳＣ−１洗浄液によるエッチングを行い、ウェーハ表面に生じたエッチピットを光学的方法で検出することにしたので、検出された高密度のエッチピットは金属による汚染に限られる。そして、前記エッチピットの分布パターンから汚染源を容易に特定することができる。従って、シリコンウェーハの金属汚染の有無及び熱処理用ボート、チューブに対する金属汚染の有無の評価を的確、迅速に行うことが可能となる。従って、水素中熱処理を施したウェーハからサンプルを抜き取り、本発明の評価方法を適用すれば、デバイス工程前にウェーハの金属汚染状況を把握することができ、熱処理ロットごとの良否判定が可能となるとともに、デバイス工程後の歩留り向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価手順を示す工程図である。
【図２】熱処理用ボートの正面図である。
【図３】本発明による評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの１例を示す平面図である。
【図４】本発明による評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの他の例を示す平面図である。
【図５】従来技術による評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの１例を示す平面図である。
【図６】金属汚染された熱処理用ボートのウェーハ接触部表面近傍の２次イオン質量分析結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
１熱処理用ボート
１ｃ，１ｄサイドバー
１ｅボート溝
２，３，４，５，６，７，８シリコンウェーハ
３ａ，４ａ，５ａ，６ａエッチピット[0001]
The present invention relates to a silicon wafer, a boat used for heat treatment, and an evaluation method for the presence or absence of metal contamination of a tube.
[0002]
[Prior art]
In order to form a defect-free region on the surface layer of a wafer obtained by cutting and polishing a silicon single crystal grown using the CZ method, a predetermined heat treatment (hereinafter referred to as a heat treatment in hydrogen) is performed in a non-oxidizing atmosphere containing hydrogen gas. In the related art, the wafer has an intrinsic gettering structure (hereinafter referred to as an IG structure). Impurity oxygen present in the vicinity of the surface layer of the silicon wafer is diffused outward by heat treatment in hydrogen to become a defect-free layer. The IG structure forms high-density bulk micro-defects that serve as gettering sources at a depth of several tens of μm or more from the surface of the silicon wafer. The bulk micro-defects are added to the surface layer of the wafer in the device process. It is used as a capture base for impurities.
[0003]
When a silicon wafer is heat-treated in hydrogen, a silicon wafer to be treated is loaded into a heat-treating boat made of silicon single crystal, and the boat is placed in a heat-treating tube and heat-treated in hydrogen. Regarding the presence or absence of metal contamination of the silicon wafer subjected to heat treatment in hydrogen, JIS-B etching method or NH ₄ OH / H ₂ O ₂
Evaluation is performed by an etching method using an SC-1 cleaning solution composed of / H ₂ O, a total reflection X-ray fluorescence analysis (TXRF), a method using a lifetime scanner, and the like. Moreover, the impurity measuring method disclosed in JP-A-8-233709 can also be applied. On the other hand, regarding the metal contamination status of the heat treatment boat and tube, the silicon wafer subjected to the heat treatment in hydrogen using the heat treatment boat and tube to be evaluated is indirectly evaluated by using any one of the above methods. Or secondary ion mass spectrometry (SIMS). Although these evaluation methods are different from each other, defects that are unacceptable as a device may be observed after heat treatment in hydrogen and after a specific device process exceeding 10 hours.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the evaluation methods according to the above prior art has the following problems.
(1) When the JIS-B etching method is used, etch pits are generated in the vicinity of the contaminated portion due to the metal, but etching unevenness occurs at the same time on the entire surface of the silicon wafer. .
(2) Evaluation by etching using SC-1 cleaning solution, method using TXRF, lifetime scanner, or impurity measuring method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-233709 is poor in sensitivity and may detect minor metal contamination. Can not.
(3) Although the evaluation method by SIMS can specify the metal element, its concentration, and the contamination depth, it is necessary to cut out the evaluation target part and apply it to the secondary ion mass spectrometer, so it is performed on a daily basis. I can't.
(4) In addition to the above, as a technique for detecting COP and oxygen precipitates in a silicon single crystal, JP-A-8-306752 discloses a method of performing SC-1 cleaning after treatment with hydrofluoric acid. However, this method discloses a technique for detecting COP and oxygen precipitates, which are one of the growth defects of a silicon single crystal, and qualitatively identifies the contamination source by visualizing the metal contamination status due to the heat treatment of the silicon wafer. I can't do that.
(5) After the silicon wafer is heat-treated in hydrogen and after a device process that exceeds 10 hours, the presence or absence of metal contamination can be confirmed, but the evaluation timing is extremely slow and practical. It cannot be said that it is an effective evaluation method.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional problems, and evaluates the presence or absence of metal contamination on the heat-treated silicon wafer and the evaluation of the presence or absence of metal contamination on the heat treatment boat and tube that cause metal contamination on the silicon wafer. It is an object of the present invention to provide a method for evaluating a silicon wafer and a method for evaluating a boat and a tube used for heat treatment, which can be performed accurately and quickly.
[0006]
In order to achieve the above object, the silicon wafer evaluation method according to the present invention includes heat-treating a silicon wafer, immersing the silicon wafer in hydrofluoric acid, rinsing with pure water, and then immersing in an SC-1 cleaning solution. Further, after rinsing with pure water and drying, etch pits on the surface of the silicon wafer are detected by an optical method, and the presence or absence of metal contamination of the silicon wafer is evaluated based on the detection result. By subjecting the silicon wafer to heat treatment, the vicinity of the surface layer becomes a defect-free state. Etch pits generated by immersing such a wafer in hydrofluoric acid and further immersing in an SC-1 cleaning solution are limited to those caused by metal contamination received during the heat treatment. The contaminated metal portion on the wafer surface is dissolved by hydrofluoric acid to form pits, and these pits are enlarged by the SC-1 cleaning solution, so that detection by an optical method is facilitated.
[0007]
In the silicon wafer evaluation method, the concentration of hydrofluoric acid is 0.1 to 50 wt%, and the immersion time of the silicon wafer is 1 second to 10 hours. The concentration of hydrofluoric acid and the wafer immersion time are inversely proportional to each other, and the concentration and the immersion time may be appropriately set within the above ranges.
[0008]
Further, in the silicon wafer evaluation method according to the present invention, the optical method of detecting etch pits on the wafer surface is a method using an optical particle measuring instrument, and the density distribution of etch pits can be measured over the entire surface of the silicon wafer. It is the measuring method to do. By immersing in hydrofluoric acid, the metal-contaminated portion of the silicon wafer dissolves into pits, and the pits enlarged by immersing in the SC-1 cleaning liquid can be clearly detected by an optical particle measuring instrument.
[0009]
Further, in the heat treatment boat and tube evaluation method according to the present invention, in the silicon wafer obtained by measuring the etch pit density distribution using the above evaluation method, the metal contamination is caused by the high density etch pit distribution pattern. It is characterized in that it is determined whether it is due to the heat treatment tube, the heat treatment tube, or both. The cause of metal contamination of the silicon wafer subjected to the heat treatment is mainly due to either the heat treatment boat used for the heat treatment, the heat treatment tube, or both. And a contamination source can be specified by the distribution pattern of the high-density etch pits that appeared on the wafer surface by etching with hydrofluoric acid and SC-1 cleaning liquid.
[0010]
In the evaluation method of the heat treatment boat according to the present invention, when a high density etch pit is detected in the contact portion with the heat treatment boat in the silicon wafer whose etch pit density distribution is measured using the evaluation method described above. It is determined that the boat is contaminated with metal. The silicon wafers loaded in the heat treatment boat come into contact with the groove of the boat at a plurality of edges. Therefore, if high-density etch pits are independently detected at a plurality of locations on the wafer edge or some of them, the metal contamination may be determined to be caused by the heat treatment boat.
[0011]
In addition, the heat treatment tube evaluation method according to the present invention is a silicon wafer whose etch pit density distribution is measured using the above evaluation method, in the case where high-density etch pits are detected in a ring shape or arc shape. The heat treatment tube is judged to be contaminated with metal. When the heat treatment tube is contaminated with metal, high-density etch pits detected on the surface of the heat-treated silicon wafer have a ring shape or an arc shape. Therefore, it is easy to distinguish from metal contamination by the heat treatment boat.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of an evaluation method for a heat-treated silicon wafer in hydrogen, a heat treatment boat and a tube according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram showing an evaluation procedure for a heat-treated silicon wafer in hydrogen, a boat for heat treatment, and a tube, and the numbers described at the left end of each process are process numbers.
[0013]
First, in the first step, the silicon wafer to be evaluated is loaded into a heat treatment boat, this boat is placed in the heat treatment tube, and heat treatment in hydrogen is performed under predetermined conditions. In the second step, the heat-treated wafer removed from the heat treatment boat is immersed in hydrofluoric acid to remove impurities and the like present on the surface of the wafer. The concentration of hydrofluoric acid is 0.1 to 50 wt%, and the immersion time is 1 second to 10 hours. For example, when the concentration is 10 wt%, the silicon wafer is immersed for 30 minutes. Next, it progresses to a 3rd process and rinses a silicon wafer with a pure water. Thereafter, in the fourth step, the substrate is immersed in an SC-1 cleaning solution composed of NH ₄ OH / H ₂ O ₂ / H ₂ O. The mixing ratio of NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : H ₂ O is 1: 1 to 5: 1 to 20, the temperature is 100 ° C. or less, and the immersion time is 1 second to 10 hours.
[0014]
Next, proceeding to the fifth step, the silicon wafer immersed in the SC-1 cleaning solution is rinsed with pure water, dried in the sixth step, and then etched pits are measured by an optical particle measuring device in the seventh step. The range in this measurement is 0.1 μm or more, and the silicon wafer is evaluated in the eighth step based on the obtained map data and numerical data, and the boat for heat treatment and the tube are evaluated in the ninth step.
[0015]
An experimental example based on the evaluation procedure of the above-mentioned heat-treated silicon wafer in hydrogen, boat for heat treatment, and tube will be described. FIG. 2 is a front view of a boat for heat treatment used for heat treatment in hydrogen. The heat treatment boat 1 is formed by connecting two upper and lower members 1a, 1b with a plurality of side bars 1c, 1d,..., And is manufactured using a silicon single crystal. A boat groove 1e into which the silicon wafer 2 is inserted is provided at a position opposed to the side bars 1c, 1d,. A silicon wafer was inserted into these boat grooves 1e and placed in a heat treatment tube (not shown), and heat treatment in hydrogen at 1200 ° C. for 60 minutes was performed in a hydrogen gas atmosphere. Next, it was immersed in hydrofluoric acid having a concentration of 10 wt% for 30 minutes, rinsed with pure water, and then immersed in the SC-1 cleaning solution for 10 minutes. The composition ratio of the SC-1 cleaning liquid was NH ₄ OH: H ₂ O ₂ : H ₂ O = 1: 1: 5, and the hydrofluoric acid and the SC-1 cleaning liquid were both at room temperature. This wafer was rinsed with pure water, dried, and observed with an optical particle measuring instrument. The field of view of the optical particle measuring device at the time of observation was set to 0.13 μm. The composition ratio, temperature and immersion time of hydrofluoric acid and SC-1 cleaning liquid are not limited to the above values.
[0016]
3 and 4 are plan views of a heat-treated silicon wafer in hydrogen obtained through the above evaluation procedure. In the silicon wafer 3 shown in FIG. 3A, high-density etch pits 3a are independently generated at three locations near the edge. Also in the silicon wafer 4 shown in FIG. 3B, high-density etch pits 4a can be seen at three locations near the edge as in FIG. These high-density etch pits are generated at positions where they are in contact with the boat groove 1e of the heat treatment boat 1 shown in FIG. 2, and indicate that the boat groove 1e is contaminated with metal. Therefore, the silicon wafers 3 and 4 were determined to be metal-contaminated wafers. For the heat treatment boat, it was determined that the boat groove loaded with the silicon wafers 3 and 4 was contaminated with metal. It was determined that there was no metal contamination in the wafers in which high-density etch pits were not observed and the boat grooves loaded with these wafers.
[0017]
A ring-shaped pattern is formed on the silicon wafer 5 shown in FIG. 4A by the high-density etch pits 5a, and the silicon wafer 6 shown in FIG. 4B is almost circular by the high-density etch pits 6a. An arc-shaped pattern is formed. The ring-shaped or arc-shaped pattern indicates the metal contamination of the silicon wafer due to the metal contamination of the tube used for the heat treatment in hydrogen. Therefore, it was evaluated that the silicon wafers 5 and 6 and the heat treatment tube were contaminated with metal. Since other silicon wafers did not have high-density etch pits, it was determined that they were not contaminated with metal. It should be noted that the high-density etch pit shown in FIG. 3A or FIG. 3B and the high-density etch pit shown in FIG. When the high-density etch pits shown in a) or (b) are detected, both the heat treatment boat and the heat treatment tube are contaminated with metal.
[0018]
In order to compare the evaluation method according to the present invention with the conventional method of dipping only in the SC-1 cleaning solution, the boat groove loaded with the silicon wafers 3 and 4, that is, the boat groove in which the silicon wafer is metal-contaminated by the heat treatment boat 1. A new silicon wafer was loaded and heat-treated in hydrogen, and these silicon wafers were immersed in the SC-1 cleaning solution. The immersion time was set at two levels of 1 hour with a target etching allowance of 300 mm for the silicon wafer, and 4 hours with a target etching allowance of 1200 mm. These silicon wafers were rinsed with pure water, dried and observed with an optical particle counter. The field of view of the optical particle counter during the observation was set to 0.13 μm.
[0019]
FIG. 5 is a plan view of a heat-treated silicon wafer in hydrogen obtained through the above evaluation procedure, where (a) shows a case where the cleaning time is 1 hour, and (b) shows a case where the cleaning time is 4 hours. In the silicon wafers 7 and 8 of FIGS. 5A and 5B, etch pits having extremely low density are scattered over the entire surface of the wafer as in the case of the wafer without metal contamination, but as shown in FIG. A high-density etch pit at the contact portion with the boat groove or a ring-shaped or arc-shaped high-density etch pit as shown in FIG. 4 could not be detected. From this experiment, it became clear that the presence or absence of metal contamination could not be evaluated by spending 1 to 4 hours only by cleaning with the SC-1 cleaning solution.
[0020]
Next, a corresponding portion of the side bar of the heat treatment boat in contact with the silicon wafer shown in FIG. 3B, that is, the silicon wafer contaminated with metal by the heat treatment boat, was cut out and analyzed by a secondary ion mass spectrometer. An example of the result is shown in FIG. According to the figure, the contamination metals are Fe and Cu, the concentrations are almost the same, and the contamination depth is about 1.0 μm from the wafer surface.
[0021]
According to the present embodiment, it is possible to evaluate the metal contamination status of a silicon wafer, which has been discovered after passing through a specific device process exceeding 10 hours in the past, at a time earlier than 1/20 in time. It became so.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a silicon wafer is subjected to a heat treatment in hydrogen to make the surface layer of the wafer defect-free, and then etched with hydrofluoric acid and an SC-1 cleaning solution. Since it was decided to detect the pits by an optical method, the detected high-density etch pits are limited to metal contamination. The contamination source can be easily identified from the distribution pattern of the etch pits. Accordingly, it is possible to accurately and promptly evaluate the presence or absence of metal contamination on the silicon wafer and the presence or absence of metal contamination on the heat treatment boat and tube. Therefore, if a sample is extracted from a wafer that has been heat-treated in hydrogen and the evaluation method of the present invention is applied, the metal contamination status of the wafer can be ascertained before the device process, and pass / fail judgment for each heat treatment lot can be made. At the same time, it contributes to improving the yield after the device process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing an evaluation procedure for a heat-treated silicon wafer in hydrogen, a boat for heat treatment, and a tube.
FIG. 2 is a front view of a heat treatment boat.
FIG. 3 is a plan view showing an example of a heat-treated silicon wafer in hydrogen obtained through an evaluation procedure according to the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing another example of a heat-treated silicon wafer in hydrogen obtained through the evaluation procedure according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an example of a heat-treated silicon wafer in hydrogen obtained through an evaluation procedure according to a conventional technique.
FIG. 6 is a diagram showing an example of secondary ion mass spectrometry results in the vicinity of the wafer contact surface of a heat-treated boat contaminated with metal.
[Explanation of symbols]
1 Heat treatment boat 1c, 1d Side bar 1e Boat grooves 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Silicon wafers 3a, 4a, 5a, 6a Etch pits

Claims

Heat treatment is performed on the silicon wafer, the silicon wafer is immersed in hydrofluoric acid, rinsed with pure water, immersed in an SC-1 cleaning solution, rinsed with pure water and dried, and then etched pits on the surface of the silicon wafer. Is detected by an optical method, and the presence or absence of metal contamination of the silicon wafer is evaluated based on the detection result.

A heat treatment is performed to form a defect-free layer on the surface layer of the silicon wafer, the silicon wafer is immersed in hydrofluoric acid, rinsed with pure water, then immersed in an SC-1 cleaning solution, and further rinsed with pure water and dried. Thereafter, an etch pit on the surface of the silicon wafer is detected by an optical method, and the presence or absence of metal contamination of the silicon wafer is evaluated based on the detection result.

Heat treatment is performed on the silicon wafer in a non-oxidizing atmosphere, the silicon wafer is immersed in hydrofluoric acid, rinsed with pure water, immersed in an SC-1 cleaning solution, and further rinsed with pure water and dried. An evaluation method for a silicon wafer, comprising: detecting an etch pit on the surface of a silicon wafer by an optical method; and evaluating the presence or absence of metal contamination of the silicon wafer based on the detection result.

4. The method for evaluating a silicon wafer, wherein the concentration of hydrofluoric acid according to claim 1 is 0.1 to 50 wt%, and the immersion time of the silicon wafer is 1 second to 10 hours.

The optical method according to any one of claims 1 to 3, which is a method using an optical particle measuring instrument, and is a measurement method that enables measurement of the density distribution of etch pits over the entire surface of the silicon wafer. Method.

In the silicon wafer whose etch pit density distribution is measured using the evaluation method according to claim 1, whether the metal contamination is caused by a heat treatment boat or a heat treatment tube depending on a high density etch pit distribution pattern. Or a method for evaluating a boat for heat treatment and a tube, characterized in that it is determined whether or not the above are both.

In the silicon wafer in which the density distribution of etch pits is measured using the evaluation method according to claim 1, when a high-density etch pit is detected at a contact portion with a heat treatment boat, the boat is subjected to metal contamination. The evaluation method of the boat for heat processing characterized by determining with having been carried out.

In the silicon wafer whose etch pit density distribution is measured using the evaluation method according to claim 1, when a high-density etch pit is detected in a ring shape or an arc shape, the heat treatment tube is contaminated with metal. The evaluation method of the tube for heat processing characterized by determining with what is.