JP5029514B2

JP5029514B2 - 単結晶シリコンウェーハのｃｏｐ発生要因の判定方法

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Description

本発明は、単結晶シリコンウェーハを対象として適用するＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ）発生要因の判定方法に関する。

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、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。

これらの欠陥の中で、ＣＯＰは転位クラスターほどの悪影響を及ぼさないことや、生産性向上の効果もあることなどから、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。しかし、近年における半導体デバイスの小型化、高集積化に対応してデバイスの微細化が進むに伴い、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、欠陥（ＣＯＰ）の個数と欠陥分布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、ウェーハの表面に所定厚さの酸化膜を形成させた後、外部電圧を印加して、前記ウェーハ表面の欠陥部位で酸化膜を破壊するとともに銅を析出させ、この析出した銅を肉眼で観察することにより、あるいは透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することにより欠陥（ＣＯＰ）を検出する銅析出法（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。

ところで、ＣＯＰの発生要因は結晶起因と非結晶起因の二つに分けることができる。結晶起因のＣＯＰとは、前述の単結晶育成時に結晶内に導入されるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥を指し、面検器では見つけることができない微細なＣＯＰであると考えられている。

この結晶起因のＣＯＰの発生パターンは、これまでの調査により次の４つに区分されることが分かってきた。すなわち、
（１）ウェーハ中心にディスク状に現れる。
（２）ウェーハ外周に沿うようにリング状に現れる。
（３）前記（１）と（２）が同時に、すなわちディスクリング状に現れる。
（４）ウェーハ全面に高密度（直径３００ｍｍウェーハで３００個以上）に現れる。

一方、非結晶起因のＣＯＰとは、シリコンウェーハのハンドリング時にウェーハ表面に生じる微細な傷や引っかき傷に起因するもので、線状に発生するものや、局所的にまたはウェーハ全面に斑点状に発生するものなどがある。

非結晶起因のＣＯＰはウェーハを構成する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評価では除外されるべきであり、現在行われているＣＯＰ評価でも、非結晶起因と容易に判断できるＣＯＰは評価から除外されている。

例えば、本出願人は、ウェーハを半径方向に同心円状に分割し、またはさらに円周方向に分割し、分割した領域ごとに求めた欠陥サイズが極めて小さいＣＯＰの密度に基づいて、あるいはＣＯＰの発生位置を考慮して非結晶起因のＣＯＰと結晶起因のＣＯＰとを切り分ける方法を提案した（特許文献１参照）。この方法によれば、明確な基準のもとでＣＯＰ発生要因の判定を行うことができるので、非結晶起因のＣＯＰであるにもかかわらず結晶起因のＣＯＰであるとする誤判定を回避することができ、また、判定基準の明確化により安定した品質のウェーハの提供が可能となる。

しかしながら、シリコン単結晶の引上げ技術の向上等に伴い、ＣＯＰのウェーハ全面における現れ方が少なくなるとともに、その分布状態が変化したこともあって、より実情に適合したＣＯＰ発生要因の判定方法の確立が望まれている。
特願２００６−１５８４８８

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＣＯＰの評価を適正に行うために、より実情に適合した合理的な基準のもとで非結晶起因のＣＯＰと結晶起因のＣＯＰとを切り分ける単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ発生要因の判定方法を提供することを目的としている。

本発明者は、上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、ウェーハを半径方向に同心円状に分割し、あらかじめ定めた下限値を超える領域（リング）をさらに複数の扇形に分割し、前記下限値を超える領域（リング）ごとに、互いに隣接する複数の扇形（隣接扇形）中のＣＯＰの個数をカウントする作業を、そのリング全周にわたって行い、それぞれのＣＯＰの個数をあらかじめ設定した基準値（設定値）と照合することにより、それらＣＯＰが結晶起因と判断できるリング状分布になっているか否かを判定する方法がより実情に合っていることを確認した。ディスク状分布についても、ウェーハのディスク領域を複数の扇形に分割し、それぞれの扇形中のＣＯＰの個数をあらかじめ設定した基準値（設定値）と照合して同様の判定を行う。

このように、ＣＯＰの分布がリング状か、ディスク状かを判定することによって、ウェーハに発生したＣＯＰの発生要因が結晶育成時に導入された欠陥によるものか否かを判定することができる。

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発生要因の判定方法であって、前記ウェーハのＣＯＰについて下記の手順１〜手順３に定める判定をした場合は、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であるとすることを特徴とする判定方法である。

手順１：
ウェーハ全面のＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下のウェーハを手順２、手順３で行う判定の対象とする。

手順２：
ウェーハを半径方向に同心円状に分割し、分割したリング状の領域ごとにＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下の場合は、当該ＣＯＰの分布がリング状ではないと判定し、前記下限値を超える場合は、当該下限値を超える領域を複数の扇形に分割し、前記下限値を超える領域ごとに、それぞれの扇形中のＣＯＰの個数を数え、互いに隣接する複数個の扇形（隣接扇形）中のＣＯＰの個数を、全ての隣接扇形についてそれぞれ合計し、各合計値の少なくとも１つが設定値未満である場合は、当該ＣＯＰの分布がリング状ではないと判定する。

手順３：
手順２で半径方向に同心円状に分割したウェーハのディスク領域内のＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下の場合は、当該ＣＯＰの分布がディスク状ではないと判定し、前記下限値を超える場合は、ディスク領域を複数個の扇形に分割してそれぞれの扇形中のＣＯＰの個数を数え、少なくとも１つの扇形領域においてＣＯＰの個数が設定値未満である場合は、当該ＣＯＰはディスク状の分布になっておらず結晶育成時に導入されたＣＯＰではないと判定する。

本発明の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ評価方法において、手順１におけるあらかじめ定めた下限値を１００個とし、手順２におけるあらかじめ定めた下限値を超える領域の扇形への分割数を８、隣接する複数の扇形の個数を２個、設定値を２個とし、手順３における扇形への分割数が４であり、設定値が1個であることとすれば、ＣＯＰの分布状態等、現時点における実態に最も適合していると考えられ、望ましい。

本発明の単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ発生要因の判定方法は、ウェーハを半径方向に同心円状に分割し、あらかじめ定めた下限値を超える領域（リング）をさらに複数の扇形に分割して、互いに隣接する例えば２個の扇形（隣接扇形）中のＣＯＰの個数を前記領域（リング）の全周にわたってそれぞれカウントし、これらＣＯＰの個数をあらかじめ設定した基準値と照合してＣＯＰの発生要因を判定することを主体とする方法で、より実情に適合した判定基準である。

この方法によれば、非結晶起因のＣＯＰであるにもかかわらず結晶起因のＣＯＰであるとする誤判定を回避することができ、ウェーハの生産性を向上させるとともに、安定した品質のウェーハの提供が可能である。

一般に、結晶起因のＣＯＰの発生分布はディスク状、リング状もしくはディスク−リング状に現れる。また、ウェーハ全面に高密度に現れることもある。ＣＯＰがこのようにパターンを持って現れるのは、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る際の引上げ速度と単結晶育成時に導入されるＧｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の分布が、以下に述べるように特定の関係にあるためである。

図１は、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の極めて少ないウェーハを製造することができる育成装置により引き上げたシリコン単結晶の断面の欠陥分布状態の一例を引上げ速度と対比させて模式的に示した図である。これは、成長させた単結晶を引上げ軸に沿って切断し、硝酸銅水溶液に浸漬させてＣｕを付着させ、熱処理後Ｘ線トポグラフ法により微小欠陥の分布状態を観察した結果を示している。

図１において、「Ｖ−ｒｉｃｈ」とはＣＯＰの多い領域であり、「Ｉ−ｒｉｃｈ」とは単結晶育成時に取り込まれた格子間原子に起因する転位クラスター欠陥の多い領域である。また、「Ｐ−ｂａｎｄ」は酸素誘起積層欠陥（ＯＳＦ）である。引上げ速度がそれより低速側の「ＰＶ」は酸素析出促進領域で、空孔が優勢な無欠陥領域であり、さらに低速側の「ＰＩ」は酸素析出抑制領域で、格子間原子が優勢な無欠陥領域である。

この無欠陥領域に相当する引上げ速度で単結晶を引き上げた場合は、Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の極めて少ないウェーハが得られるが、引上げ速度がそれよりも高速側にずれた場合、特定のパターンを持ったＣＯＰが発生する。例えば、シリコン単結晶の断面が図１に示したような欠陥分布状態のときに、引上げ速度Ｖｄで引き上げると、中心部にディスク状にＣＯＰが分布するウェーハとなる。

Ｖ−ｒｉｃｈ側の欠陥（ＣＯＰ、ＯＳＦ等）の面内分布は、引上げ炉の熱履歴により、図１に示したような、中心部と外周部がほぼ均等に低速側に張り出した形状のほか、中心部が低速側に張り出した形状や、外周部が低速側に張り出した形状を採りうる。しかし、半径をｒとして、ｒ／２程度（つまり、中心から半径方向に１／２程度の距離）の部分が低速側に張り出すことはない。したがって、結晶起因のＣＯＰはディスク状やリング状の分布を持つことになる。特にリングパターンはｒ／２程度の場所に発生することはなく、結晶の外周に沿うように発生する。

また、熱履歴が軸（引上げ軸）対象であることから、ＣＯＰはθ方向（ウェーハの周方向）にも均等に発生する。したがって、リング状やディスク状の分布形態で発生したＣＯＰの密度は周方向にほぼ均一となっている。

ＣＯＰがウェーハ全面に高密度に現れるのは、引上げ速度が大きく高速側にずれた場合である。ただし、その場合に発生するＣＯＰ密度は高密度で、ＣＯＰの個数は直径３００ｍｍのウェーハ全面で３００〜４００個以上となる。したがって、ＣＯＰがウェーハ全面に現れていても、ＣＯＰ個数が２００個程度以下である場合、その発生要因は引上げ速度が大きく高速側にずれたこと（結晶起因）によるものではないと考えるのが妥当である。

結晶起因のＣＯＰは、以上述べたような発生挙動を示す。本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法は、この発生挙動を利用してＣＯＰが結晶起因であるか非結晶起因であるかの判定を行う方法である。

本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法においては、まず、手順１で、ウェーハ全面のＣＯＰの個数を数える。これは、実質的には、発生要因が結晶起因であるか非結晶起因であるかを問わず、欠陥の多いウェーハを不合格品として排除するためであるが、ＣＯＰ発生要因の判定という観点からみれば、ウェーハ全面に高密度に現れる結晶起因のＣＯＰが存在するウェーハを排除するという意義を有している。

手順１により、ウェーハ全面のＣＯＰの個数があらかじめ定めた下限値を超えるウェーハを手順２、手順３での判定の対象から排除する。前記の「あらかじめ定めた下限値」は、昨今におけるＣＯＰの発生状況からみて、１００個とするのが望ましい。

手順２では、まず、「ウェーハを半径方向に同心円状に分割し、分割したリング状の領域ごとにＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下の場合は、当該ＣＯＰの分布はリング状ではないと判定」する。前述のように、Ｖ−ｒｉｃｈ側の欠陥であるＣＯＰのウェーハ面内分布は、引上げ炉の熱履歴により、ディスク状やリング状のパターンを持ち、また、熱履歴が軸（引上げ軸）対象であることから、ウェーハの周方向にほぼ均等に発生するので、その個数が少なすぎる場合は、当該ＣＯＰはリング状（つまり、結晶起因のＣＯＰ）の分布ではないと推測できるからである。

前記のあらかじめ定めた下限値は、ＣＯＰの分布状態等の実態や、判定実績等を踏まえ、半経験的手法で設定する。例えば、後述する図２に示すように、直径３００ｍｍのウェーハを半径方向に５分割（リング１〜リング４、および中心部のディスク）した場合、分割した領域（リング１〜リング４）についてのあらかじめ定めた下限値は、リング１から順に１４個、１４個、１２個および８個とするのが望ましい。

手順２において、同心円状に分割した領域ごとのＣＯＰの個数が「前記下限値を超える場合、当該下限値を超えるリング状の領域を複数の扇形に分割し、前記下限値を超える領域ごとに、それぞれの扇形中のＣＯＰの個数を数える」のは、前述のように、ＣＯＰはθ方向（ウェーハの周方向）に均等に発生するからである。なお、リング状の分布は結晶の外周に沿うように発生するので、前記の下限値を超える領域（リング）は、通常、同心円状に分割した最も外側のリングになる。

そして、「互いに隣接する複数個の扇形（隣接扇形）中のＣＯＰの個数を、全ての隣接扇形についてそれぞれ合計し、各合計値の少なくとも１つが設定値未満である場合は、当該ＣＯＰの分布がリング状ではないと判定する」。これは、以下に述べるように、判定を実情に即し、かつ的確に行うためである。

図２は、本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法における手順２および手順３を説明する図である。この例では、ＣＯＰの個数が前記下限値を超える領域（リング）は最も外側のリング１のみであり、このリング１をＡ〜Ｈの８個の扇形に分割している。

図２において、「互いに隣接する複数個の扇形」とは、例えば、扇形Ａと扇形Ｂ（隣接扇形Ａ＋Ｂ）、扇形Ｂと扇形Ｃ（隣接扇形Ｂ＋Ｃ）などである。この例では、「複数個」を「２個」としており、隣接扇形Ａ＋Ｂから順に隣接扇形Ｈ＋Ａまで、合計８個の隣接扇形が形成されている。これら互いに隣接する２個の扇形（隣接扇形）内に存在するＣＯＰの個数を、全ての隣接扇形のそれぞれについて合計し（例えば、隣接扇形Ａ＋Ｂでは、扇形Ａと扇形ＢのＣＯＰの個数を合計する）、各合計値の少なくとも１つ（例えば、隣接扇形Ａ＋Ｂ）が設定値未満である場合は、この最外周のリング１内に存在するＣＯＰは結晶育成時に導入されたリング状の分布をしているＣＯＰではないと判定する。前述のように、結晶起因のＣＯＰであればディスク状やリング状に分布するが、この最外周リング内に存在するＣＯＰは隣接扇形Ａ＋Ｂの部分でリングが切れていてリング状の分布ではないと判断できるからである。

このように、Ａ〜Ｈの扇形中のＣＯＰを観察するに際して、２個の扇形を単位として隣接扇形を構成し、そのうちの１個の扇形を次の隣接扇形の一方の扇形とする、というように、観察範囲を広く、かつ重複させてとっているので、ＣＯＰの発生個数が少なく、偶然に１つの扇形においてＣＯＰの個数が設定値未満となっている場合に、誤った判断をする危険性を回避し、的確な判定を下すことができる。なお、隣接扇形を構成する領域（単位扇形）の個数は、２個とするのが望ましいが、必ずしもこれに限定されず、例えば、３個以上の複数個としてもよい。隣接扇形を構成する領域の個数を増やすことにより判定の的確性を向上させることも考えられるからである。

前記の設定値は、実情を踏まえ、判定の実績に基づいて設定することができる。例えば、２個とするのが、実情に適合しており、望ましい。

前記図２に示した例では、最外周のリング１を８個の扇形に分割しているが、これに限定されない。８個の扇形に分割した場合は、隣接扇形の角度（扇形の円弧の両端から延びてる２本の半径部分がなす角度をいう）は９０度であるが、今後の品質の向上により変わりうるからである。例えば、１２個の扇形に分割した場合は、２個の扇形からなる隣接扇形の角度は６０度になり、１６個の扇形に分割した場合は４５度になる。

手順３では、最初に、「手順２で半径方向に同心円状に分割したウェーハのディスク領域内のＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下の場合は、当該ＣＯＰの分布はディスク状ではないと判定」する。前述のように、Ｖ−ｒｉｃｈ側の欠陥であるＣＯＰの面内分布は、引上げ炉の熱履歴により、ディスク状やリング状の分布を持ち、また、熱履歴が軸（引上げ軸）対象であることから、ウェーハの周方向にほぼ均等に発生するので、ディスク領域内の個数が少なすぎる場合は、当該ＣＯＰの分布はディスク状（つまり、結晶起因のＣＯＰ）ではないと推測することができる。

前記のあらかじめ定めた下限値は、ＣＯＰの分布の実態や、判定実績等を踏まえて設定する。例えば、直径３００ｍｍのウェーハを半径方向に５分割（リング１〜リング４、および中心部のディスク）した場合、ディスクについてのあらかじめ定めた下限値は９個とするのが望ましい。

手順３においては、続いて「前記下限値を超える場合は、ディスク領域を複数個の扇形に分割してそれぞれの扇形中のＣＯＰの個数を数え、少なくとも１つの扇形領域においてＣＯＰの個数が設定値未満である場合は、当該ＣＯＰはディスク状の分布になっておらず結晶育成時に導入されたＣＯＰではないと判定する」。これは、前述のように、ＣＯＰはウェーハの周方向に均等に発生するので、少なくとも１つの扇形領域においてＣＯＰの個数が設定値未満である場合は、ＣＯＰの発生状態がウェーハの周方向に均等ではないと言えるからである。

前記図２に示した例では、ウェーハ中心部のディスク領域はＩ〜Ｌの４個の扇形に分割されている。このディスク領域Ｉ〜Ｌについて、それぞれＣＯＰの個数を数え、ＣＯＰの存在の均等性をチェックする。前記の設定値は、実情に応じて経験的に設定することができるが、例えば１個とするのが、ＣＯＰの分布の実態からみて望ましい。

また、ディスク領域の分割は、前記図２に例示したように４個とするのが望ましいが、これに限定されない。ＣＯＰの分布状況によっては、的確な判断を下すために、分割数を例えば８個などとしてもよい。

本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法を適用する主な対象ウェーハは直径３００ｍｍウェーハである。通常、外側の幅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。

ウェーハを半径方向に同心円状に分割する場合、通常は、前記図２に示したように、リング１〜リング４およびディスクの５領域程度に分割するのが適切であるが、５領域に分割した場合の各領域の幅（リングの外径および内径、ディスクの外径）の参考例（現時点で望ましいと考えられる値）は表１に示すとおりである。なお、外径、内径は半径で表示している。また、表１には、前述した手順２、手順３におけるあらかじめ定めた下限値（同じく、現時点で望ましいと考えられる値）も併せ示した。

図３は、直径３００ｍｍのウェーハにおけるＣＯＰの発生例を模式的に示す図で、本発明の判定方法でリング状ＣＯＰであると判定された例である。この図は、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。また、画像上の同心円、およびウェーハの中心を通る直線は、本発明でいう領域分割のための補助線である（後に示す図４、図５においても同じ）。なお、銅析出法により処理した後のウェーハ表面のＣＯＰの個数カウントは目視検査で実施した。

図３に示したように、ウェーハは半径方向に同心円状に５分割（４個のリングとディスク）されている。前記図２に示した場合と同様である。幅１０ｍｍほどの外周部はハンドリングの際にウェーハを保持する部分で、判定の対象から除かれる。

図３において、同心円状に分割した領域ごとにＣＯＰの個数を数えると、図２に示したリング１に該当する領域でＣＯＰが１５個であり、下限値（表１に示した望ましい下限値である１４）を超えている。そこで、隣接扇形中のＣＯＰの個数を、全ての隣接扇形についてそれぞれ合計すると、いずれの隣接扇形についても２以上で、２未満のものは一つもない。したがって、このウェーハに発生したＣＯＰの分布はリング状であると判定される。

図３のリング１に該当する領域で発生しているＣＯＰは、図２に示した扇形Ａおよび扇形Ｄに該当する領域でリングがとぎれているように見えるが、本発明の判定方法で採用する隣接扇形の概念で分布状況を観察すると、リング状をなしていると判定される例である。

図４は、同じく直径３００ｍｍのウェーハにおけるＣＯＰの発生例を模式的に示す図で、本発明の判定方法でＣＯＰの分布がリング状ではないと判定された例である。ウェーハは半径方向に同心円状に５分割されており、前記図２に示した場合と同様である。

図４のリング１に該当する領域で発生しているＣＯＰは２１個で下限値（望ましい下限値１４）を超えている。そこで、隣接扇形中のＣＯＰの個数を、全ての隣接扇形についてそれぞれ合計すると、図２に示した扇形Ｃおよび扇形Ｄに該当する領域で構成される隣接扇形Ｃ＋Ｄで、合計値が２未満であり、この部分でリングがとぎれている。したがって、このウェーハに発生したＣＯＰの分布はリング状ではないと判定される。

図５も、同じく直径３００ｍｍのウェーハにおけるＣＯＰの発生例を模式的に示す図で、本発明の判定方法でＣＯＰの分布がリング状ではないと判定された例である。前記図２に示した場合と同様に、ウェーハは半径方向に同心円状に５分割されている。

ＣＯＰは、図２に示したリング１〜リング４に該当する領域で望ましい下限値を超えている。隣接扇形中のＣＯＰの個数を、全ての隣接扇形についてそれぞれ合計すると、リング１〜リング４のいずれの領域についても、ＣＯＰの合計値が２未満の部分があり、このウェーハに発生したＣＯＰの分布はリング状ではないと判定される。

本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法では、ウェーハのＣＯＰについて、上述した手順１〜手順３に定める判定を行い、ＣＯＰの分布がリング状、ディスク状のいずれにも該当しないと判定された場合は、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であると判定する。前述のように、結晶育成時に導入された結晶起因のＣＯＰの発生パターンは、ウェーハ全面に高密度に現れる場合を除けば、リング状またはディスク状に現れるからである。

図６は、本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法の概略工程例を示す図である。なお、図６において、手順２の設定値は２個とし、手順３のディスク領域の分割数は４、設定値は１個とした。手順１を経た後、手順２、手順３は、いずれを先に行ってもよい。

以上述べたように、本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法は、シリコン単結晶の引上げ技術の向上等に伴うＣＯＰの発生の減少、分布状態の変化など、実情により適合した方法であり、この判定方法によれば、ウェーハのＣＯＰについて、その発生要因が結晶起因であるか否かについての的確な判断を下すことができる。

本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法は、ウェーハを半径方向に、またはさらに周方向に分割して、分割された各領域内のＣＯＰの個数をあらかじめ設定した基準値と照合することを基本とする判定方法である。この方法によれば、例えば非結晶起因のＣＯＰを結晶起因のＣＯＰであるとする誤った判定を回避して、安定した品質のウェーハの提供が可能であり、より実情に適合した判定を行うことができる。

したがって、本発明の判定方法は、単結晶シリコンウェーハの製造、半導体デバイス製造に好適に利用することができる。

Ｇｒｏｗｎ−ｉｎ欠陥の極めて少ないウェーハを製造することができる育成装置により引き上げたシリコン単結晶の断面の欠陥分布状態の一例を引上げ速度と対比させて模式的に示した図である。本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法における手順２および手順３を説明する図である。直径３００ｍｍのウェーハにおけるＣＯＰの発生例を模式的に示す図である。直径３００ｍｍのウェーハにおけるＣＯＰ発生の他の例を模式的に示す図である。直径３００ｍｍのウェーハにおけるＣＯＰ発生のさらに他の例を模式的に示す図である。本発明のＣＯＰ発生要因の判定方法の概略工程例を示す図である。

Claims

単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ発生要因の判定方法であって、
前記ウェーハのＣＯＰについて下記の手順１〜手順３に定める判定をした場合は、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であるとすることを特徴とする単結晶シリコンウェーハのＣＯＰ発生要因の判定方法。
手順１：
ウェーハ全面のＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下のウェーハを手順２、手順３で行う判定の対象とする。
手順２：
ウェーハを半径方向に同心円状に分割し、分割したリング状の領域ごとにＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下の場合は、当該ＣＯＰの分布がリング状ではないと判定し、
前記下限値を超える場合は、当該下限値を超える領域を複数の扇形に分割し、前記下限値を超える領域ごとに、それぞれの扇形中のＣＯＰの個数を数え、互いに隣接する複数個の扇形（隣接扇形）中のＣＯＰの個数を、全ての隣接扇形についてそれぞれ合計し、各合計値の少なくとも１つが設定値未満である場合は、当該ＣＯＰの分布がリング状ではないと判定する。
手順３：
手順２で半径方向に同心円状に分割したウェーハのディスク領域内のＣＯＰの個数を数え、当該個数があらかじめ定めた下限値以下の場合は、当該ＣＯＰの分布がディスク状ではないと判定し、
前記下限値を超える場合は、ディスク領域を複数個の扇形に分割してそれぞれの扇形中のＣＯＰの個数を数え、少なくとも１つの扇形領域においてＣＯＰの個数が設定値未満である場合は、当該ＣＯＰはディスク状の分布になっておらず結晶育成時に導入されたＣＯＰではないと判定する。
前記手順１におけるあらかじめ定めた下限値が１００個であり、
前記手順２におけるあらかじめ定めた下限値を超える領域の扇形への分割数が８であり、隣接する複数の扇形の個数を２個とし、設定値が２個であり、
前期手順３における扇形への分割数が４であり、設定値が1個であ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発生要因の判定方法。