JP4640504B2

JP4640504B2 - 単結晶シリコンウェーハのｃｏｐ評価方法

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Description

本発明は、単結晶シリコンウェーハ、特に直径３００ｍｍの大口径シリコンウェーハを対象として行うＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ）評価方法に関する。

半導体デバイスの基板としての単結晶シリコンウェーハは、シリコンの単結晶インゴットから切り出され、数多くの物理的、化学的、さらには熱的処理を施され、製造される。シリコンの単結晶インゴットは、一般に、石英るつぼ内の溶融したシリコンに種結晶を浸漬させて引き上げ、単結晶を成長させるチョクラルスキー法（以下、「ＣＺ法」という）により得られが、単結晶育成時にＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥と称される微細欠陥が結晶内に導入される。

このＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥は、単結晶育成の際の引上げ速度と、凝固直後の単結晶内温度分布（引上げ軸方向の結晶内温度勾配）に依存して、ＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ）などと呼ばれる大きさが０．１〜０．２μｍ程度の空孔凝集欠陥、または転位クラスターと呼ばれる大きさが１０μｍ程度の微小転位からなる欠陥などとして単結晶内に存在する。

また、ＣＺ法によって製造されたシリコン単結晶ウェーハは、高温の酸化熱処理を受けたとき、リング状に現れる酸化誘起積層欠陥（以下、「ＯＳＦ」−ＯｘｉｄａｔｉｏｎＩｎｄｕｃｅｄＳｔａｃｋｉｎｇＦａｕｌｔ−という）が発生する場合がある。このＯＳＦリングが潜在的に発生する領域は、育成中の結晶の熱履歴に依存し、特に育成中の引き上げ速度の影響を受け、引き上げ速度を小さくしていくと、ＯＳＦリングが現われる領域が結晶の外周側から内側に収縮していく。

言い換えると、高速で単結晶を育成するとＯＳＦリングの内側領域がウェーハ全体に広がることになり、低速で育成するとＯＳＦリングの外側領域がウェーハ全体に広がる。

ＯＳＦがデバイスの活性領域であるウェーハ表面に存在する場合には、リーク電流の原因になりデバイス特性を劣化させる。また、ＣＯＰは初期の酸化膜耐圧性を低下させる因子であり、転位クラスターもそこに形成されたデバイスの特性不良の原因になる。

そのため、従来は、リング状ＯＳＦの発生領域が結晶の外周部に位置するように引き上げ速度を速くして、単結晶育成が行われてきた。例えば、特開２００２−１４５６９８号公報に記載されるように、単結晶成長界面付近のインゴットの成長および冷却条件を調整して、ＯＳＦ領域をウェーハの周縁部から中心部へかけて広く分布させ、その領域の内側は微小ＣＯＰ領域としたウェーハが提案されている。

しかし、近年における小型化、高度化の要求から半導体デバイスの微細化が進むにつれて、この極めて小さいＣＯＰをも極力減少させたＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の極めて少ない単結晶シリコンウェーハ（以下、「無欠陥結晶のシリコンウェーハ」ともいう）が製造されるようになってきている。

それに伴い、無欠陥結晶のシリコンウェーハではＣＯＰ評価が実施されている。なお、ＣＯＰ評価に際しては、ＣＯＰの検出方法として、一般に、表面欠陥検査装置（例えば、ＳＰ２：ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いる方法や銅析出法（銅デコレーション法）と称される方法などが用いられている。

すなわち、ＣＯＰ評価によって欠陥（ＣＯＰ）の個数とパターンの有無により結晶性（無欠陥性）を保証する合否判定が行われ、ＣＯＰの個数がウェーハ全面で規定数を超える場合、またはパターンが存在（発生）している場合、そのウェーハは不合格と判定される。

なお、ここで言う「ＣＯＰ」とは、前述の単結晶育成時に結晶内に導入されるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥としてのＣＯＰ（以下、「ＣＯＰ」と呼び、特に区別するときは「結晶起因のＣＯＰ」という）を指す。それ以外の、例えばウェーハのハンドリング時に生じる微細な傷や引っかき傷などに起因して発生するＣＯＰ（これら結晶起因のＣＯＰ以外の欠陥を、以下、「非結晶起因のＣＯＰ」という）は、シリコンの単結晶そのものに由来する本質的な欠陥ではないので、ＣＯＰ評価の対象から除かれる。

また、前記の「パターン」とは、育成される単結晶シリコンインゴットの熱履歴が引上げ軸に対象であること、および引上げ速度とＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の分布が特定の関係を有していることに起因して発生する結晶起因のＣＯＰの形態で、一般に、ウェーハの中心部にディスク状に現れるか（ディスクパターン）、外周部にリング状に現れるか（リングパターン）、もしくは両者が混在して現れる（リングディスクパターン）。さらに、パターン形態をとらず、ウェーハ全面に高密度に現れる場合もある。

前述のように、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の極めて少ない無欠陥結晶のシリコンウェーハではＣＯＰ評価が実施されている。しかし、定量的に判定する項目は、ウェーハ全面でのＣＯＰ個数のみであって、パターン判定でディスク状のパターンやリング状のパターンが発生しているとみなすか否かは目視判定に依存しており、定量性、客観性がなかった。

さらに、直径３００ｍｍのシリコンウェーハにおけるＣＯＰ評価には、以下に述べるように、「ＣＯＰパターン有り」とする判定が厳しすぎるという問題があった。
デバイスの微細化が進むにつれて合格の基準を厳しくする必要が出てきたのは事実であるが、合格の基準を過度に厳しくすることは、シリコンウェーハの製造歩留まりの低下に直結するので、シリコンウェーハにおけるＣＯＰ評価は慎重に行う必要がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥が極めて少ない、特に直径３００ｍｍの大口径の単結晶シリコンウェーハについて、明確な基準のもとでパターンの有無を判定することができる、客観的で定量性のある単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法を提供することを目的としている。

本発明の要旨は、下記の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法にある。
すなわち、単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法であって、結晶育成時に導入されたＣＯＰのパターンでないと判断されるＣＯＰを除き、結晶育成時に導入されたＣＯＰを評価する際に、前記ウェーハの評価領域を半径方向に同心円状に分割し、分割した評価領域ごとにＣＯＰ個数の上限値を設定し、この上限値を基準として合否判定を行う単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法である。

前記の「単結晶シリコンウェーハ」とは、主として直径３００ｍｍのシリコンウェーハである。すなわち、本評価方法は、直径３００ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハを主な対象とする評価方法である。

本評価方法が対象とするシリコンウェーハは、ＣＯＰがウェーハ表面に存在しても、それらが局所的に集中して前記のパターンを形成したり、ウェーハ全面での個数が極端に多くない限り、高集積化ＩＣ生産用のウェーハとして許容される。

この単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法において、前記同心円状に分割した評価領域のうちの中心部と外周部の領域のＣＯＰ個数が前記上限値を超える場合に不合格とする方法（実施形態１）を採用することができる。

このＣＯＰ評価方法（実施形態１を含む）において、前記同心円状に分割する各評価領域の幅を１５ｍｍから３０ｍｍの範囲内とするのが望ましい（実施形態２）。

このＣＯＰ評価方法（実施形態１、２を含む）において、さらに、前記ウェーハ全面でのＣＯＰ個数があらかじめ設定した上限値以下とすることができる（実施形態３）。

本発明の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法は、ウェーハの評価領域を半径方向に同心円状に分割し、評価領域ごとにＣＯＰ個数の上限値を設定する方法であり、定量性のある評価方法である。この方法によれば、例えば、現行の判定法ではＣＯＰ数個でディスクパターンとみなされ、不合格となるウェーハに、明確な基準のもとでパターン無し（合格）の判定を与えることができる。

この評価方法は、定量性のある明確な基準に基づく方法なので、ＣＯＰ評価（検査）の自動化にも対応することができる。また、ウェーハ分割領域の幅や各領域におけるＣＯＰ個数の上限値などの評価基準をＣＯＰの発生状況等を勘案して柔軟に見直すことができるので、将来の高品質化にも十分対応可能である。

図１は、ウェーハにおける非結晶起因のＣＯＰの発生例を示す図で、（ａ）は曲線状または点線状に伸びるＣＯＰ、（ｂ）は局所的に斑点状に発生したＣＯＰである。
図２は、ウェーハにおける非結晶起因のＣＯＰの他の発生例を示す図である。
図３は、無欠陥結晶のシリコンウェーハについてのＣＯＰ評価結果を示す図である。
図４は、現行の判定基準で、非結晶起因のＣＯＰであるにもかかわらず不合格とされた判定例を示す図である。
図５は、新基準１による判定結果を示す図である。
図６は、新基準１による救済が適切に行われたサンプルと、過剰に行われたサンプルを例示する図で、（ａ）は適切に救済された例、（ｂ）と（ｃ）は救済が過剰に行われた例である。
図７は、サンプル全体の測定領域ごとのＣＯＰ密度を示す図である。
図８は、新基準２による不合格率を領域ごとに分けて示した図である。
図９は、新基準３による不合格率を領域ごとに分けて示した図である。
図１０は、現行基準で合格と判定され、新基準２による判定で不合格とされたサンプルを例示する図で、（ａ）はディスクパターン有りとされた例、（ｂ）はリングパターン有りとされた例である。
図１１は、新基準１で過剰に救済され、新基準３でも過剰に救済されたサンプルを例示する図である。
図１２は、新基準４による不合格率を領域ごとに分けて示した図である。

以下に、本発明の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法を具体的に説明する。本発明が対象とするＣＯＰは、後述するＣｕ析出装置を用いた銅析出法により処理した後、ウェーハ表面の個数カウントおよび分布測定を目視検査で実施した。

本発明の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法は、前記のように、単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法であって、前記ウェーハの評価領域を半径方向に同心円状に分割し、分割した評価領域ごとにＣＯＰ個数の上限値を設定し、この上限値を基準として合否判定を行う方法である。すなわち、分割した評価領域ごとのＣＯＰ個数が全ての領域において上限値以下であれば合格、いずれか一つ以上の領域で上限値を超えれば不合格と判定する。

このように、ウェーハを半径方向に同心円状に分割し、分割した評価領域ごとにＣＯＰ個数の上限値を設定するのは、判定を定量的な基準に基づいて行い、判定者が異なることにより生じうる判定結果の変動を極力なくして、判定結果に客観性をもたせるためである。

すなわち、従来のＣＯＰ評価の合否判定では、ウェーハの中心部にディスク状のパターンが発生した場合、または外周部にリング状のパターンが発生した場合、それをパターンとみなすか否かは人間の目による方法のみで判定され、定量性がなかったが、領域ごとにＣＯＰ個数の上限値を設定することにより判定を定量的に行うことが可能となる。

半径方向に同心円状に評価領域を分割するのは、育成される単結晶シリコンインゴットの熱履歴が引上げ軸に対称で、ＣＯＰの発生が引上げ軸対称になるからである。

前記設定する上限値の具体的な数値については、特に規定しない。後に具体例を挙げて詳述するように、従来のＣＯＰ評価における実績を踏まえ、ＣＯＰの発生状況、ウェーハに要求される品質および製造歩留り等を考慮して定めることになる。

本発明のＣＯＰ評価方法においては、前記同心円状に分割する各評価領域（つまり、リング）の幅を１５ｍｍから３０ｍｍの範囲内とする前記実施形態２の方法を採用するのが望ましい。

本評価方法の主な対象は直径３００ｍｍウェーハである。通常、最外周の幅１０ｍｍのリング状の領域は評価の対象から除外するので、ウェーハの直径を３００ｍｍとすれば、評価の対象となる領域はウェーハの中心から半径１４０ｍｍまでである。この範囲をリング状に分割する場合、その幅が１５ｍｍより狭いと領域が多くなりすぎて評価が煩雑になり、コスト高になる。

また、幅が３０ｍｍより広いと評価が粗くなり、評価の精度が損なわれやすい。直径３００ｍｍウェーハの場合の望ましい幅は、２５ｍｍ程度である。なお、分割する各評価領域の幅は通常は均等とするのがよいが、必ずしもこれに限定されず、ＣＯＰの発生状況等に基づき適宜定めてもよい。

本発明のＣＯＰ評価方法において、前記同心円状に分割した評価領域のうちの中心部と外周部の領域のＣＯＰ個数が前記上限値を超える場合に不合格とする実施形態１の方法を採用することができる。言い換えると、この方法は、ウェーハを半径方向に見てその中間部にＣＯＰがあっても、それは非結晶起因のＣＯＰとみなす方法である。

これは、一般に結晶起因のＣＯＰは、ウェーハの中心部でディスク状に現れるか、ウェーハの外周部でリング状に現れるか、もしくはそれらが同時にディスク−リング状として現れるからである。結晶起因のＣＯＰがウェーハ全面に高密度に現れる場合もあるが、その場合は、ＣＯＰ個数が、複数の（多くの）領域で評価領域ごとに設定したＣＯＰ個数の上限値を超えることになるので、合否判定ができる。この方法は、結晶起因のＣＯＰの存在（発生）状態の特徴に基づいてＣＯＰの評価を簡単に行えるので、効率的な評価方法と言える。

この場合、中心部領域と外周部領域の具体的な範囲は特に規定しない。ＣＯＰの発生状況や評価実績等に基づいて適宜定めればよいが、直径３００ｍｍのウェーハの場合、一般に、ウェーハと中心を同じくする同心円の直径をφとして、中心部領域が５０＞φ＞３０ｍｍの直径をもつ円（ディスク）であり、外周部領域がφ＝２６０ｍｍとφ＝２９０ｍｍの直径をもつ円で挟まれる部分（リング）であれば、評価の信頼性が高くなるので望ましい。

このＣＯＰ評価方法において、さらに、前記ウェーハ全面でのＣＯＰ個数をあらかじめ設定した上限値以下とする前記実施形態３の方法を採用することができる。
これは、パターンの存在の有無を判定するパターン判定に加えて、ＣＯＰ個数の総数の上限を規定するものである。この場合、分割した評価領域ごとのＣＯＰ個数の上限値の合計数をウェーハ全面でのＣＯＰ個数の上限値に合わせてもよいし、評価領域ごとのＣＯＰ個数の上限値の合計数を小さくとり、この合計数とは別に、上記のようにウェーハ全面でのＣＯＰ個数の上限値を設定してもよい。

前述した本発明のＣＯＰ評価方法においては、ＣＯＰの発生要因が結晶育成時に導入された欠陥以外の要因によるもの（つまり、非結晶起因によるもの）であると判断されるＣＯＰを除いて合否判定を行う。これは従来のＣＯＰ評価でも行われていることであるが、非結晶起因のＣＯＰは、結晶起因のＣＯＰとは異なり、ウェーハが本来もっている欠陥ではないからである。

図１は、ウェーハにおける非結晶起因のＣＯＰの発生例を模式的に示す図であり、（ａ）は曲線状に伸びるＣＯＰ（図中に符号Ａと表示）と点線状に伸びるＣＯＰ（破線の楕円で囲んだ部分）、（ｂ）は局所的に斑点状に発生したＣＯＰ（破線の楕円で囲んだ部分）である。

この図１は、ＣＯＰの検出方法として一般に用いられている前述の銅析出法により析出させた銅をイメージスキャナー（ウェーハのマクロ検査画像入力装置）で撮影した画像に基づいて描写（スケッチ）した図であり、黒点はＣＯＰの存在位置を表す。画像上の同心円は本発明でいう領域分割のための補助線である。また、直交線は画像を第一象限〜第四象限に分割する補助線である（後に示す図２、４、６、１０および１１においても同じ）。

前記の銅の析出処理は、以下の手順（ｉ）〜（iii）に基づいて行った。なお、Ｃｕ析出装置は、所定の間隔で配置された上部プレート（電極板）と下部プレート（電極板）を備えており、これら両プレートと側壁部により囲まれた空間内に電解質溶液（Ｃｕ^２＋を溶出させたメタノール液）を容れ、下部プレート上にウェーハを装着して両プレート（電極板）間に電圧を印加できるように構成されている。

（ｉ）ウェーハを洗浄してパーティクル等の外部汚染源を除去する。
（ii）熱酸化を行ってウェーハ表面に所定厚さの絶縁膜（酸化膜；ここでは、厚さ５０ｎｍとした）を形成する。なお、ウェーハ下部（裏面）と下部プレート（電極板）間の電気的接触を確保するため、ウェーハ下部の絶縁膜の一部をエッチングにより剥離する。

（iii）Ｃｕ析出処理を行う。すなわち、Ｃｕ析出装置を用い、上部プレート（電極板）が下部プレート（電極板）に対して負電位となるように第１の電圧を印加し（ここでは、厚さ５０ｎｍの絶縁膜に対し５０Ｖを印加）、その後、前記上部プレート（電極板）が正電位となるように第２の電圧を印加する（厚さ５０ｎｍの絶縁膜に対し２５Ｖを印加）。

前記（iii）で用いた電圧印加方法は、本出願人が特願２００５−３０２１９９で提案したウェーハ検査方法で用いる電圧印加方法で、第１の電圧印加の工程と、第２の電圧印加の工程に分離することにより、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の極めて少ない単結晶シリコンウェーハについても高い信頼性で検査できることが確認されている。
また、銅析出法により処理した後のウェーハ表面のＣＯＰの個数カウントおよびＣＯＰ評価判定（結晶起因、非結晶起因の判別）は目視検査で実施した。

図１（ａ）は引っかき傷に起因すると判断されるＣＯＰの例である。同図（ｂ）は局所的に斑点状に発生したＣＯＰの例で、当該部分に傷が存在していると判断できる。これらの２例は容易に非結晶起因であると判断できるＣＯＰの例である。

図２は、ウェーハにおける非結晶起因のＣＯＰの他の発生例を示す図である。ウェーハ表面に、図１に例示した曲線状または点線状に伸びるＣＯＰや、局所的に斑点状に発生したＣＯＰはみられず、ＣＯＰがウェーハの全面に格別の特徴を示すことなく発生しているために、非結晶起因と判断しにくい例である。

このように、ＣＯＰが非結晶起因であるか否かの判断が容易なものと困難なものとがあるが、本発明のＣＯＰ評価方法を適用するに際しては、非結晶起因によると判断されるＣＯＰをでき得る限り除いて合否判定を行う。

以下に、本発明のＣＯＰ評価方法の適用例について述べる。なお、ＣＯＰの計数では、図１に示したような非結晶起因と容易に判断できるＣＯＰは計数から除外し、図２に示したようなＣＯＰは、非結晶起因である可能性は強いが、判断が難しいので欠陥（ＣＯＰ）として計数した。

〔新基準１〕斟酌
まず初めに全体像をつかむために粗い領域設定での合否判定を行った。評価領域の分割は直径１００ｍｍ以下のディスク領域と直径１００〜２８０ｍｍのリング領域に分割した。設定したＣＯＰの個数は直径１００ｍｍ以下のディスク領域の上限値として２５個、直径１００〜２８０ｍｍのリング領域の上限値としては５０個を設定した。
このようにして求めた領域区分とＣＯＰ個数の上限値を表１に示す。

表１において、「＜φ１００」は直径１００ｍｍ未満のディスク状の領域を、「φ１００〜２８０」は直径１００ｍｍ〜直径２８０ｍｍ間のリング状の領域を意味する。後述する表２〜表４においても同様である。

〔新基準２〕
新基準１の判定基準ではＲ方向の領域区分が粗く、局所的にＣＯＰが発生する場合の対応ができない場合があることが分かった。例えば、直径１００ｍｍ未満の領域で、ＣＯＰ個数が２５個以下であってもディスクパターンとなる場合があるが、その場合、新基準１では不合格と判定できない。

そこで、領域区分を細分化し、それぞれの領域でＣＯＰ個数の上限値を設定することにした。ＣＯＰ個数の上限値の算出方法は新基準１の場合と同じとした。但し、丸める際には、直径１００ｍｍ未満の領域のＣＯＰ上限値の合計が新基準１の場合と同じ２５個となり、直径１００ｍｍ〜２８０ｍｍの領域についても同様に新基準１の場合と同じ５０個となるように調整した。
表２に領域区分とＣＯＰ個数の上限値を示す。なお、ウェーハ全面でのＣＯＰ個数の上限値は７５個である。

〔新基準３〕
新基準１、２ではウェーハ全面でのＣＯＰ個数の上限値は７５個である。判定基準の緩和を意図し、新基準３として、ウェーハ全面でのＣＯＰ個数の上限が１００個になるように調整した。その際、新基準２での領域間のＣＯＰ個数の比率を保ったまま、ウェーハ全面でのＣＯＰ個数が１００個になるように調整した。
表３に領域区分とＣＯＰ個数の上限値を示す。

〔新基準４〕
新基準１、２および３での判定状況を検討し、パターンが現れているウェーハをパターン無しと判定して合格にしたり、パターンのないウェーハを不合格にすることがないようにＣＯＰ個数の上限値を調整した。その結果として得られた基準を新基準４とした。
表４に領域区分とＣＯＰ個数の上限値を示す。

これら新基準１〜新基準４の判定基準により、無欠陥結晶のシリコンウェーハ（ｎ＝１７３）についてＣＯＰ評価を実施し、判定基準の妥当性について検討した。なお、３００ｍｍウェーハに対する現行の基準（すなわち、ＣＯＰの個数がウェーハ全面で１００を超える場合、または目視判定でパターン有りとみなされる場合、不合格と判定）による評価も同時に行った。

現行基準による判定：
図３に、現行基準による判定結果を示す。なお、同図において、不合格率は評価に供した全ウェーハ数に対する不合格品の比率である。後述する図５、図８、図９および図１２においても同様である。

図３において、横軸の「Ｒ」、「Ｄ」、「ＲＤ」はそれぞれリングパターン、ディスクパターンまたはリングディスクパターンが存在することによる不合格品の比率である。これらは互いに重複していない。したがって、この３つのパターンを合計した「ＰＡＴＴＥＲＮ」がパターン不合格と判定された不合格品の比率となる。「総合」はパターン不合格に加え、ウェーハ全面のＣＯＰ個数が１００個を超えていることにより不合格と判定されたものを含む不合格率である。

なお、「結晶起因」とは、非結晶起因であるか否かの判断が難しく結晶起因のＣＯＰとして計数したＣＯＰを、本発明者が考案した「ＣＯＰ発生要因の判定方法」により非結晶起因のＣＯＰと判定して除外した、結晶起因のＣＯＰのみの存在による不合格比率である。後に示す図５、図８、図９および図１２においても同様である。

図４は、現行の判定基準で、非結晶起因のＣＯＰであるにもかかわらず不合格とされた判定例を示す図である。このウェーハ（サンプル）ではリングパターンやディスクパターンは発生しておらず、斑点状に非結晶起因のＣＯＰが発生しているが、ウェーハ全面での個数が１００個を超えたために不合格とされたサンプルである。

新基準１による判定：
図５に、新基準１による判定結果を示す。
図５において、横軸の「合計」はウェーハ全面でのＣＯＰ個数が１００個を超えたため不合格となったものの比率である。「＜φ１００」、「φ１００−２８０」はそれぞれ前記表１に示した基準により不合格となったもので、領域ごとの不合格率は重複するものを含んでいる。「新基準１」が、この基準で不合格となったものの総計（重複を除く）である。

現行基準による不合格率（図３）と比較すると、不合格率が０．０４６低下している。不合格率の低下分が現行基準から救済された（つまり、現行基準で不合格と判定されたもののうち、新基準１で合格とされた）サンプルとなる。

表５に、パターン別に、救済が適切なサンプルと、過剰な（つまり、救済されるべきでないものが救済された）サンプルの個数をまとめて示した。

表５に示すように、ディスク状、リング状の両パターンを合わせると、救済されたサンプルの合計が１０に対して過剰に救済されたサンプルが６であり、現行基準による判定でパターンが発生しているとして不合格となったものに新基準１を適用して判定した場合、およそ半数が過剰に救済されてしまうことが分かる。

図６は、新基準１による救済が適切に行われたサンプルと、過剰に行われたサンプルを例示する図で、（ａ）は適切に救済された例、（ｂ）と（ｃ）は救済が過剰に行われた例である。

図６（ａ）に示したサンプルは、現行基準でディスクパターンが発生したとして不合格にされたが、新基準１で適切に救済され合格とされたサンプルである。同図（ｂ）は、ディスクパターンが現れているにもかかわらず、新基準１で非結晶起因のＣＯＰ（ここでは、加工に起因して局所的に発生したＣＯＰ）と判定され、合格とされたサンプルである。

また、図６（ｃ）は、現行基準でリングパターンと判定されたが、新基準１で、太い実線の楕円で囲んだ領域のＣＯＰが非結晶起因（加工起因）のＣＯＰと判定されたサンプルの例である。このサンプルは、楕円で囲んだ以外のＣＯＰも加工に起因して発生した疑いの強いものがあり、結晶起因と非結晶起因の切り分けの難しい例である。

新基準２、新基準３による判定：
前述のように、新基準１による判定では、本来ディスクパターンや、リングパターンとして不合格とするべきものまで合格にしてしまうことがわかった。そこで、合否判定の精度を向上させる方法について検討した。

図７は、サンプル全体の測定領域ごとのＣＯＰ密度を示す図である。
この図７から、特に「＜φ５０」の領域と「φ２５０−２８０」の領域のＣＯＰ密度が大きいことが分かる。これは、それぞれディスクパターン、リングパターンとして発生したＣＯＰが当該領域に多く分布していることを反映している。したがってこのようなパターンを捉えるには、新基準１で区分された領域よりも狭い領域に区切ってＣＯＰ個数を評価する必要がある。

そこで、幅を２５ｍｍとしたリング領域に分割して、リング領域ごとに合格となるＣＯＰ個数を設けて評価を行った。新基準２は表２に、新基準３は表３にそれぞれ示したとおりである。新基準２は新基準１の判定基準を分割した領域に割り当てたものであり、新基準３は新基準２での領域間のＣＯＰ個数の比率を保ったまま、ウェーハ全面でのＣＯＰ個数（ＣＯＰ総数）を７５個から１００個に拡張したものである。

図８および図９は、これら新基準による不合格率を領域ごとに分けて示した図であり、図８は新基準２による不合格率を示し、図９は新基準３による不合格率を示す。両図において、横軸の「＜φ５０」〜「φ２５０〜φ２８０」までの各領域における不合格率はそれぞれ前記表２または表３に示した基準により不合格となったもので、評価領域ごとの不合格率は重複するものを含んでいる。横軸の「新基準２」または「新基準３」が、これらの基準で不合格となったものの総計（重複を除く）である。

新基準１〜新基準３による判定結果において特徴的なのは、総合した不合格率が新基準１、２、３の順に、０．０９８２、０．１６１９、０．１２７２となっており、新基準２、３による判定結果の方が新基準１による判定結果よりも不合格率が高くなっていることである。この差は、新基準１では不合格とするべき「パターン有り」のサンプルが合格と判定されたため不合格率が低かったのに対し、新基準２、３では、不合格とするべき「パターン有り」のサンプルが、不合格判定となっているためである。

新基準２による合否判定を詳細に検討すると、新基準１で適切に救済された（合格とされた）サンプルのうち、新基準２で不合格と判定されたのは１例で、ディスクパターン有りと判定されたことによるものである。また、新基準１で過剰に救済（つまり、救済されるべきでないものが救済）されていたものは、新基準２ではすべて不合格となっており、判定基準の改善の効果が見られた。

しかし、現行の判定基準（パターン判定は目視による）でパターン無し（つまり、合格）の判定であったものが、新基準２ではディスクパターン有り（不合格）と判定されたものが１例とリングパターン有り（不合格）と判定されたものが４例あった。

図１０は、現行基準でパターン無し（合格）と判定され、新基準２による判定でパターン有り（不合格）とされたサンプルを例示する図で、（ａ）はディスクパターン有りとされた例、（ｂ）はリングパターン有りとされた例である。

目視判定ではパターンと認められないので、これらのサンプルを実態に合わせて適正に合格とするためには、新基準２において基準となるＣＯＰ個数を見直す必要がある。
次に、新基準３での合否判定を詳細に検討する。

新基準１で過剰に救済されたものが、新基準３でも１例のみ過剰に救済されている。また、新基準３では、新基準２のように現行基準で合格のものが不合格になった例はない。

図１１は、前記の新基準１で過剰に救済され、新基準３でも過剰に救済されたサンプルを示す図である。

新基準２でディスクパターン有りと判定されて不合格となったサンプルの場合、「＜φ５０」の領域でのＣＯＰ個数の上限値は７個であり、新基準３で、ディスクパターン有りで不合格のものを過剰に（つまり、合格させるべきでないのに）合格にした例では、同じ「＜φ５０」の領域でのＣＯＰ個数の上限値は１０個である。合否の差はわずかＣＯＰ個数３個である。このようにディスク判定基準となる「＜φ５０」の領域でのＣＯＰ個数の設定はディスクパターンの有無の判定に微妙に影響するので、ＣＯＰの発生状態を十分に見極め、実態に即した設定を行うことが必要である。

新基準４による判定：
新基準１、２、３による判定結果についての検討を踏まえ、新基準４を設定した。新基準４では、新基準３と比較して、「＜φ５０」の領域でのＣＯＰ個数の上限を１０個から８個に減少させ、「φ２５０−２８０」の領域でのＣＯＰ個数の上限を１６個から２０個に増加させた。また、ウェーハ全面でのＣＯＰ個数を１００個にするために、「φ５０−１００」の領域のＣＯＰ個数を２３個から２１個に減少させた。

図１２は、新基準４による不合格率を領域ごとに分けて示した図である。
新基準４での不合格率は０．１３８７であった。この新基準４によるＣＯＰ評価では、新基準１、２または３による評価で見られたようなパターン判定における不具合はなかった。

以上、本発明のＣＯＰ評価方法の適用例について述べた。新基準１〜新基準４はいずれも前述の本発明のＣＯＰ評価方法における規定に基づいて、評価領域の幅、各評価領域における上限値等を具体的に定めたＣＯＰの判定基準であるが、この場合は、新基準４が評価基準として最適であった。

このように、本発明のＣＯＰ評価方法を適用するにあたっては、製造されるウェーハにおけるＣＯＰの発生（存在）状態、要求される品質レベル等を勘案し、過去の評価（検査）実績を活用する半経験的手法を取り入れて、ウェーハの評価領域の分割幅、各評価領域におけるＣＯＰ個数の上限値等についての具体的な基準を定めることが肝要である。

本発明のＣＯＰ評価方法を適用する際には、この具体的な基準に基づき合否の判定を行うので、明確な（定量的な）基準のもとで、判定者の主観に頼らず客観的に評価することが可能である。また、それ故に、ＣＯＰ評価（検査）が自動で行われるようになった場合にも十分対応することができる。

さらに、前記評価領域の分割幅、ＣＯＰ個数の上限値等について、半経験的手法を取り入れて評価基準の見直しを柔軟に行うことができるので、将来の高品質化にも十分対応することが可能である。

産業上の利用の可能性

本発明の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法によれば、定量性、客観性のある評価が可能であり、明確な基準のもとで適正な判定を与えることができる。この評価方法は、ＣＯＰ評価（検査）の自動化、将来におけるウェーハの高品質化にも十分対応可能であり、単結晶シリコンウェーハの製造、半導体デバイス製造に広く利用することができる。

Claims

単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法であって、結晶育成時に導入されたＣＯＰのパターンでないと判断されるＣＯＰを除き、結晶育成時に導入されたＣＯＰを評価する際に、前記ウェーハの評価領域を半径方向に同心円状に分割し、分割した評価領域ごとにＣＯＰ個数の上限値を設定し、この上限値を基準として合否判定を行うことを特徴とする単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法。
前記同心円状に分割した評価領域のうちの中心部と外周部の領域のＣＯＰ個数が前記上限値を超える場合に不合格とすることを特徴とする請求項１に記載の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法。
前記同心円状に分割する各評価領域の幅を１５ｍｍから３０ｍｍの範囲内とすることを特徴とする請求項１または２に記載の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法において、さらに、前記ウェーハ全面でのＣＯＰ個数があらかじめ設定した上限値以下であることを特徴とする単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法。