JPH0521568A - シリコン単結晶ウエハの評価試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン単結晶ウエハの結晶欠陥あるいはシ
リコン単結晶ウエハ加工工程での傷や欠けを顕著に評価
試験する。 【構成】 シリコン単結晶ウエハ１を、高温酸化熱処理
し、さらに酸化膜除去後、選択エッチング処理を行な
う。この高温酸化熱処理条件は、１回目が 950℃、10時
間でボードの出し入れスピードを10cm/min、２回目が10
00℃、２時間でボードの出し入れスピードを 6cm/minと
される。このように高温、長時間の熱処理を、ボードの
出し入れスピードが速く、しかも２段階処理で行なうこ
とで、シリコンウエハ表、裏面の傷、欠け、結晶欠陥等
が顕著に現れ、その評価が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板を形成する
ためのシリコン単結晶ウエハの結晶欠陥や加工不良等に
よる結晶特性を評価する際に用いて好適な評価試験方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のシリコン単結晶ウエハの評
価試験方法は、図２に示すような手順で行われていた。
図において符号１は半導体基板となるシリコン単結晶ウ
エハで、また２はこのウエハ１の表面上に、図中９で示
す高温酸化熱処理工程により形成される酸化膜である。
そして、この酸化膜２が形成されている状態で、図中１
０で示す酸化膜除去、選択エッチング工程が施され、後
述するウエハの評価が行われるようになっている。

【０００３】ところで、上述したようなシリコン単結晶
ウエハ１の成形処理等にあっては、図中６で示すように
シリコン単結晶ウエハの酸化誘起積層欠陥または積層欠
陥、７で示すような渦巻状または同心円状のスワールま
たは結晶成長の際に固液界面に生ずる周期的結晶化現象
による成長縞、８で示すような結晶すべり等の結晶欠陥
や加工不良等を生じることを避けられないものであっ
た。

【０００４】そして、このような結晶欠陥、加工不良等
を生じるシリコン単結晶ウエハ１では、前述した高温酸
化熱処理工程９により、その表面に酸化膜２が形成し、
かつこれに酸化膜除去、選択エッチング工程１０を行な
うことで、該ウエハ１の評価を行なうことが、半導体チ
ップの品質を確保するうえで不可欠である。ここで、上
述した高温酸化熱処理工程９において従来の処理条件
を、米国のシリコンウエハの酸化誘起欠陥の検出方法に
おける標準規格である「ＡＳＴＭ Ｆ４１６−８４」を
例として、下記表１に示す。

【０００５】

【表１】

【０００６】この表１は、バイポーラ、ＭＯＳ、ＣＭＯ
Ｓ用として、それぞれの製造工程に対応した高温酸化法
である。

【０００７】また、このような条件下で酸化した後、酸
化膜除去、選択エッチングの工程１０を行ない、その後
シリコン単結晶ウエハの結晶欠陥を、集光燈をあてて目
視するか、顕微鏡により観察することで上述した評価が
行なわれるものであった。

【０００８】ここで、上述した酸化膜除去は、フッ酸に
より行なわれ、また選択エッチングの代表的な欠陥検出
用エッチング液としては、下記表２に示されるようなも
のが用いられている。

【０００９】

【表２】

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のシリコン単結晶
ウエハの評価試験方法は、以上のような方法で行われて
いたが、このような従来方法による熱処理条件では、結
晶欠陥が顕著に現れず、デバイスプロセス中に誘起され
ると考えられる限りの欠陥を評価することができないも
のであった。

【００１１】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、シリコン単結晶ウエハの表、裏
面での傷や欠け、表面の結晶欠陥、バルクの結晶特性を
顕著に評価し得る評価試験方法を得ることを目的として
いる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような要請に応える
ために本発明に係るシリコン単結晶ウエハの評価試験方
法は、高温度条件の熱処理炉などにおいて、ボートの出
し入れ速度を急激に速くし、かつ処理時間を極端に長く
した処理を、２回以上の多段階で繰り返して行なった
後、結晶欠陥、加工不良等の特性の評価試験を行なうも
のである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、シリコン単結晶ウエハの評価
試験を、高温度でしかも長時間にわたり酸化熱処理を行
なうことと、このときのボードの出し入れ速度を急激に
速くし、以上の熱処理を多段で行なうことにより、シリ
コン単結晶ウエハ表、裏面の欠けや傷付き、表面の結晶
欠陥、バルクの結晶特性などを適切に評価し得るもので
ある。

【００１４】

【実施例】図１は本発明に係るシリコン単結晶ウエハの
評価試験方法の一実施例を示すものであり、図におい
て、前述した図２と同一または相当する部分には、同一
番号を付して説明は省略する。ここで、図において、符
号３はシリコン単結晶ウエハ１表面の傷、４はシリコン
単結晶ウエハ１裏面での傷、５は欠けであり、また図中
１１は本発明を特徴づける高温酸化熱処理工程である。

【００１５】すなわち、本発明によれば、上述した構成
によるシリコン単結晶ウエハ１の評価試験方法として、
高温酸化熱処理工程１１を、高温度条件の熱処理炉にお
いて、ボートの挿入、引出しという出し入れスピードを
急激に速くしかつ処理時間を極端に長くした処理を、２
回以上繰り返して行なうことにより、ウエハ１の結晶欠
陥、加工不良等の特性を顕著に評価試験し得るようにし
たところに特徴を有している。

【００１６】ここで、本発明に採用して好適な高温酸化
熱処理工程１１における熱処理条件を、下記の表３に示
す。

【００１７】

【表３】

【００１８】図１において、高温酸化熱処理工程１１
を、表３に示すような厳しい熱処理条件、つまり１回目
として 950℃、10時間でボードの挿入引出しスピードを
10cm/min、２回目として1000℃、２時間でボードの挿入
引出しスピードを 6cm/minとする。高温で長時間熱処理
を行うことで、ウエハ１表面を酸化し、さらにこの酸化
膜２を従来方法と同様の酸化膜除去、選択エッチングの
手法により除去する。

【００１９】そして、以上の方法によりシリコンウエハ
表面の傷３、裏面の傷４、さらに欠け５は、従来方法で
は目視による観察であるために検査に合格することもあ
ったが、本発明によれば、熱処理条件が高温で長時間処
理であることから、ボードの挿入、引出しという出し入
れスピードがかなり速いことから、スリップとなって現
れ、その検出をより確実に行われる。

【００２０】ここで、上述した熱処理は一段だけであっ
ても、スリップ等の発生は顕著でなく、二段階以上の熱
処理を加えることで効果が出てくるものである。

【００２１】なお、本発明は上述した実施例で説明した
熱処理条件には限定されず、熱処理温度、酸化時間、熱
処理回数等としては、上述した実施例で例示した値以上
であってもよく、その場合でも略同等の作用効果を得ら
れることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシリコ
ン単結晶ウエハの評価試験方法によれば、シリコン単結
晶ウエハに対しての高温酸化熱処理を行なうにあたっ
て、高温度条件の熱処理炉などにおいてボードの出し入
れスピードを急激に速くし、しかも処理時間を極端に長
くし、さらにこの処理を２回以上繰り返して行なうよう
にしているので、シリコン単結晶ウエハの表、裏面での
欠け、傷付き、表面の結晶欠陥、バルクの結晶特性など
を、顕著にしかも適切かつ確実に評価することが可能
で、その利点は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシリコン単結晶ウエハの評価試験
方法を説明するための概略図である。

【図２】従来のシリコン単結晶ウエハの評価試験方法を
例示して説明するための概略図である。

【符号の説明】

１ シリコン単結晶ウエハ ２ 酸化膜 ３ ウエハ表面の傷 ４ ウエハ裏面の傷 ５ 欠け ６ 酸化誘起積層欠陥 ７ スワールまたは成長縞 ８ スリップ １０ 酸化膜除去、選択エッチング工程 １１ 高温酸化熱処理工程

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン単結晶ウエハに対しての高温酸
   化熱処理を、長時間にわたって行なうとともに、ボード
   の出し入れスピードを速くし、該熱処理を多段階で行な
   った後、シリコン単結晶ウエハの結晶欠陥、加工特性の
   評価を行なうことを特徴とするシリコン単結晶ウエハの
   評価試験方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、高温酸化熱処理の熱
   処理条件を、１回目として 950℃、１０時間でボードの
   出し入れスピードを１０cm/minと、２回目として1000
   ℃、２時間でボードの出し入れスピードを６cm/minとの
   二段階の熱処理で行なうようにしたことを特徴とするシ
   リコン単結晶ウエハの評価試験方法。