KR20070112118A - 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법 - Google Patents

실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법 Download PDF

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유타카 키타가와라
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가하는 방법에 관한 것으로, 적어도, 실리콘 단결정 웨이퍼에 레이저 광을 조사하고, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 내부에 침입한 빛을 결정 결함으로 산란시키고, 이 산란광을 검출하는 것에 의해, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼 내부의 DSOD(Direct Surface Oxide Defect) 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함을 평가하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법을 제공한다. 이것에 의해, 종래 Cu 디포지션법으로 밖에 평가할 수 없었던 미소 DSOD 등을 간편하고 또한, 쓸데없는 비용을 들이는 일이 없이, 더욱이 정밀도가 양호하게 평가가 가능한 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법을 제공할 수 있다.
DSOD, 보이드 결함, 적외 산란 토모그래프, Cu 디포지션

Description

실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법{Method of Evaluating Crystal Defect of Silicon Single Crystal Wafer}
본 발명은 반도체 집적회로 등을 제조하기 위한 기판이 되는, 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로를 형성하는 재료로서, 많은 실리콘 단결정 웨이퍼가 사용된다. 실리콘 단결정 웨이퍼의 표층에 반도체 소자를 형성하여 집적회로로 하기까지는, 열처리 또는 기계가공에 의해 웨이퍼에 여러 응력이 가해진다. 그 때문에, 초크랏스키법(이하 CZ법으로 칭한다)으로부터 얻어지는 실리콘 단결정으로 부터 만들어진 실리콘 단결정 웨이퍼가, 강도에 있어서 우수하기 때문에, 많이 사용되고 있는 경향에 있다.
그러나, 최근에는 반도체 집적회로의 집적도의 고밀도화와, 더욱이 거기에 동반하는 소자회로의 미세화에 수반하여, 웨이퍼의 재료가 되는 실리콘 단결정의 품질 요구도 엄격해지는 편이다. 특히, 실리콘 단결정 육성시에 결정 내부에 도입 되는 결함(그로우 인 결함, grown-in defect)은, 실리콘 단결정 웨이퍼의 표층에 집적회로를 형성한 때에, 그 특성에 큰 영향을 주는 것 때문에, 고기능 반도체 소자의 재료가 되는 웨이퍼에서는, 표층에 존재하는 결함을 엄밀하게 규정해서 실리콘 단결정 웨이퍼의 생산을 수행하고 있다. 그리고, 이러한 요구에 응하기 위하여, 실리콘 단결정 웨이퍼의 재료인 실리콘 단결정의 제조에 있어서는, 상기 그로우 인 결함의 형성을 가급적 억제할 수 있는(이상적으로는, 그로우 인 결함이 전혀 형성되지 않거나, 형성되더라도 극저밀도로 억제되도록 하는) 실리콘 단결정의 육성방법이 종종 검토되고 있다.
그로우 인 결함을 억제한 저결함 결정을 육성함에는, 원료 융액에서 인상된 단결정의 냉각속도를, 결함 형성 억제 효과가 현저한 영역에서, 가급적 일정하게 유지하면서 결정 육성을 수행하는 것이 유효하다. 예를 들면, 일본 특개평11-79889호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 FPD(Flow Pattern Defect), LSTD(Laser Scattering Tomography Defect), COP(Crystal Originated Particle) 등의 그로우 인 결함이 발생하는 V-리치 영역과 L-SEPD(Large-Secco Etch Pit Defect)가 발생하는 I-리치 영역의 경계에 있고, 이러한 결정 결함이 존재하지 않는 중립(neutral) 영역에서 결정을 성장시키는 것으로 고품질의 실리콘 단결정이 얻어지는 것이 가능하다.
최근, 상술한 바와 같이 결정 결함을 억제한 고품질의 실리콘 단결정 웨이퍼 의 요구가 높아지고 있다. 그러나, 이와 같이 결정 결함을 억제시키기 위하여 중립(neutral) 영역에서 결정 성장시킨 실리콘 단결정에서도, 극미소 결정 결함이 존재하는 것이 알려져 있다. 이러한 결정 결함은 결함의 사이즈가 매우 작기(직경 15nm~20nm 정도) 때문에 통상의 결정 검사에 이용되는 파티클 카운터에서는, 검출될 수 없다. 이러한 결함은 DSOD(Direct Surface Oxide Defect)로 불리며, Cu(구리) 디포지션(deposition)을 이용한 결함 평가로 검출된다.
Cu 디포지션법은, 실리콘 단결정 웨이퍼의 결함 위치를 정확하게 측정하고, 웨이퍼 표층에 존재하는 결함에 대한 검출 한계를 향상시켜, 보다 미세한 결함에 대해서도 정확한 평가를 행할 수 있는 특징을 갖는다. 구체적으로는, 웨이퍼 표면에 소정 두께의 산화절연막(이하, 단순히 산화막이라고 한다.)을 형성하고, 웨이퍼 표면에 형성된 결함부위 상의 산화절연막을 파괴한다. 그리고, 파괴된 산화막 부위에 Cu를 석출(디포지션)시켜 결함을 특정한다. Cu 이온이 존재하는 용액 내에서, 웨이퍼 표면에 형성된 산화막에 전압을 가하면, 산화막이 열화되어 있는 부분에 전류가 흘러서, Cu 이온이 Cu가 되어 석출한다. 상기 Cu의 석출부는, COP 등의 보이드에 기인한 그로우 인 결함의 존재부에 있는 것으로 알려져 있으므로, 이것을 집광등 아래 또는 직접 육안으로 관찰하거나, 광학현미경, 투과전자현미경(TEM), 주사전자현미경(SEM) 등에 의해 관찰하는 것에 의하여, 결함의 분포 또는 밀도를 평가하는 것이 가능하다.
이와 같이 DSOD는 Cu 디포지션법에 의한 평가로 확인이 가능한 것이지만, Cu 디포지션법에 의한 평가는 웨이퍼의 표면을 경면(鏡面, 거울면)으로 가공할 필요가 있고, 통상, 웨이퍼 가공의 최종공정인 경면 연마공정의 이후에 발취(拔取) 검사의 형태로 수행된다. 그러나, 이런 단계에서 불합격된 경우, 불합격 로트라도 웨이퍼 가공이 일률적으로 시행되는 형태가 되어, 양품(良品)과 동일한 노력(手間) 및 비용을 들이고도 폐기처분한다고 하는, 낭비를 만드는 결과가 된다. 더욱이 가공에 기인한 결점 등과의 구별이 어려워 측정 정밀도에 문제가 있다.
상기와 같이 DSOD는, 직경 15~20nm 정도의 미소 결함이지만, 상기 DSOD보다 작은 보이드(Void) 결함(직경 10~15nm 정도)이 실리콘 단결정 웨이퍼 표층에 존재하는 일이 있다. 이 미소한 보이드 결함도, 실리콘 단결정 웨이퍼의 표층에 형성된 집적회로의 특성에 영향을 미치는 일이 있다. 그 때문에, 이 DSOD보다 작은 보이드 결함에 대해서도 정확하고 간편한 평가가 가능한 방법의 개발도 요구되고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 종래 Cu 디포지션법으로 밖에 평가할 수 없었던 미소한 DSOD 등을 간편하고, 쓸데없는 비용을 사용함이 없이, 더욱이 정밀도가 양호하게 평가 가능한 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 적외 산란 토모그래프(tomograph) 방법에 의해 평가하는 방법으로서, 적어도, 실리콘 단결정 웨이퍼에 레이저광을 조사하고, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 내부에 침입한 빛을 결정 결함에서 산란시키고, 이 산란광을 검출하는 것에 의해, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼 내부의 DSOD(Direct Surface Oxide Defect) 및 DSOD보다 작은 보이드 결함을 평가하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법을 제공한다.
본 발명에서는, 종래의 Cu 디포지션법에 의해서 밖에 평가할 수 없다고 생각되었던 미소 DSOD를, Cu 디포지션법보다도 간편한 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가한다. 그 때문에, 본 발명에 따르면, 보다 낮은 비용으로 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함(직경 10nm 정도)을 평가하는 것이 가능하다. 나아가, 적외 산란 토모그래프법에 의하면, 미소 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함(직경 10nm 정도)를 정밀도가 양호하게 평가하는 것도 가능하다.
그리고, 본 발명의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법에 있어서는, 상기 조사하는 레이저 광의 강도를, 300mW 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이와같이, 조사하는 레이저 광의 강도를, 300mW 이상으로 하는 것으로, 보다 확실하게 미소 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함을 검출하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가 방법에 있어서는, 상기 산란광의 검출을, CCD(Charge-Coupled Device)로 실시하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 결정 결함에서 산란시킨 산란광의 검출을, CCD(Charge-Coupled Device)에서 실시하면, 산란광의 검출 감도가 한층 상승하며, 보다 정확하게 미소 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함을 평가하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가 방법에 있어서는, 상기 평가하는 실리콘 단결정 웨이퍼를, 적어도, 실리콘 단결정으로부터 실리콘 단결정 웨이퍼를 적출하고, 이 적출된 실리콘 단결정 웨이퍼에 대하여 평면 연삭 또는 랩핑(wrapping)을 시행하고, 상기 평면 연삭 또는 랩핑을 시행한 실리콘 단결정 웨이퍼를 에칭하는 것에 의해, 경면(거울면) 연마를 실시하지 않고 제작한 것으로 하는 것이 가능하다.
즉, 본 발명에서는, DSOD를 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가하는 것으로, 웨이퍼의 표면을 경면(거울면)으로 가공할 필요가 없고, 최종 공정인 경면 연마 공정 전, 즉 중간공정에서도 평가하는 것이 가능하다. 그 때문에, 종래와 같이 최종 경면 연마 공정까지 수고와 비용을 들인 끝에 폐기처분한다고 하는, 불필요함을 만들지 않게 된다. 더욱이, DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함과 가공에 기인하는 손상 등의 구별이 가능하게 되는 측정도도 향상된다.
나아가, 본 발명의 평가 방법에 대해서는, 상기 평가하는 실리콘 단결정 웨이퍼를, 중앙부를 벽개(劈開)한 것으로 하고, 상기 레이저광을, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 주면(主面)에 조사하여, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 벽개면에서 산란광을 검출하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 레이저 광을, 실리콘 단결정 웨이퍼의 주면에 조사하고, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 벽개면에서 산란광을 검출하는 것으로 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함의 유무를 정확히 평가하는 것이 가능하다.
그리고, 이 경우, 상기 레이저 광을, 실리콘 단결정 웨이퍼의 주면에 일정 간격마다 조사하면서, 주사(走査)하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 레이저 광을, 실리콘 단결정 웨이퍼의 주면에 일정 간격마다 조사하면서, 주사하는 것으로, 예를 들어, 웨이퍼의 지름 방향의 전 영역을 보다 단시간에 평가하는 것이 가능하다.
이상 설명한 것과 같이, 본 발명에 따르면, 실리콘 단결정 웨이퍼의 DSOD를 포함하는 미소 보이드 결함을, Cu 디포지션법을 사용하지 않고, 적외 산란 토모그래프에 의해 평가하므로, 간편하고 또한 쓸데없는 비용을 들이는 일도 없고, 더욱이 정밀도 좋게 미소 보이드 결함을 평가하는 것이 가능하다.
도1은 본 발명의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가 방법의 일례를 설명하기 위한 설명도이다.
도2는 적외 산란 토모그래프법과 Cu 디포지션법에 의한 결정 결함 조사의 일례를 나타내는 그래프이다(실험 1).
도3은 Cu 디포지션법에 의해 현재화(顯在化)한 웨이퍼 표면의 DSOD의 일례를 나타낸 사진이다(실험 1).
도4는 적외 산란 토모그래프법과 Cu 디포지션법에 의한 결정 결함 조사의 다른 예를 나타낸 그래프이다(실험 2).
도5는 Cu 디포지션법에 의해 현재화한 웨이퍼 표면의 DSOD의 다른 예를 나타낸 사진이다(실험 2)
도6은 레이저 광의 강도를 변화시켜 결함을 평가한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
전술한 바과 같이, DSOD는, 사이즈가 직경 20nm 이하, 특히, 직경 15~20nm 정도의 극히 미소한 결함이기 때문에, 통상의 결정 결함의 평가에 사용되는 파티클 카운터 등에는 검출될 수 없고, 종래, Cu 디포지션법에 의해 평가되고 있다. 그러나, Cu 디포지션법에는, 간편성, 비용, 검출 정확도 등에 개선되어야 할 문제가 있다. 따라서, 본 발명자는, 보다 간편하고 저비용으로, 그리고, 보다 높은 정밀도로 DSOD를 평가할 수 있는 방법을 개발하고자 예의 검토를 거듭하였다.
그런데, 결정 결함의 평가를 위하여 적외 산란 토모그래프법이 사용되는 경우가 있었다. 이것은 일반적인 열처리 후의 산소 석출을 평가하기 위하여 사용되고 있는 평가 방법이다.
본 발명자는, 이 적외 산란 토모그래프법에 착안하여, 적외 산란 토모그래프법에 의해, 극히 미소한 결함인 DSOD가 평가될 수 없을지 예의 실험을 거듭하였다. 즉, 종래 이 적외 산란 토모그래프법으로 DSOD를 검출할 수 있는 것은 전혀 알려져 있지 않았지만, 레이저 광의 강도를 높이는 것에 의해 산란광의 강도를 증가시켜, 결정 결함의 검출 감도를 올릴 수 있는 것에 의해, Cu 디포지션법으로 관찰되는 DSOD 결함과 같은 결정에 기인하는 극히 미소한 결함, 더욱이 DSOD보다 작은 보이드 결함도 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가가 가능한 것을 발견하였고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가하는 방법으로서, 적어도, 실리콘 단결정 웨이퍼에 레이저 광을 조사하고, 이 실리콘 단결정 웨이퍼 내부에 침입한 빛을 결정 결함으로 산란시키고, 이 산란광을 검출하는 것에 의하여, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼 내부의 DSOD를 포함하는 보이드 결함을 평가하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함 평가 방법의 일례는, 도1을 참고하면서 설명하지만, 본 발명은 이 실험 형태에 한정되지 않는다.
도1(a)는, 사시도이며, 도1(b)는, (a) 중의 원으로 에워싸인 부분을 확대한 도면이다.
여기에서 사용된 실리콘 단결정 웨이퍼 10은, 중앙부를 벽개한 것이다. 이 실리콘 단결정 웨이퍼 10을 적외 산란 토모그래프 장치의 스테이지에 재치(載置)하고, 웨이퍼의 주면 10b에 적외선 레이저 광을 조사한다. 웨이퍼 10의 내부에 결정 결함이 있으면 빛의 산란이 생기기 때문에 산란광을 벽개면 10a의 방위에 설치한 디텍터 11로 검출하는 것으로 결정 결함의 수, 크기를 평가할 수 있다. 이때, 적외선 레이저 광의 강도는 통상 BMD(Bulk Micro Defect) 등의 결함 평가에서 채용되고 있는 값(100mW 이하)보다 강한 값, 예를 들어, 300mW 이상으로 설정한다. 또한, 적외선 레이저 광의 강도의 상한은, 특히 한정되지 않으나, 실용적으로는, 4W 이하, 특히 1W 이하로 하는 것이 좋다.
이와 같은 적외 산란 토모그래프법을 이용하는 것으로, 보다 간편하고 낮은 비용으로, 게다가, 정확도 좋게 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함을 평가하는 것이 가능하다. 특히, 레이저 광의 강도를, 300mW 이상으로 하는 것으로, 보다 확실하게 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함을 검출할 수 있게 된다.
여기서, 도6은, 레이저 광의 강도를 변화시켜 결함을 평가한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함은, 레이저 광의 강도가 100mW 이하에서는 그다지 검출할 수 없지만, 레이저 광의 강도를 300mW 이상으로 하는 것으로 확실하게 검출할 수 있다는 것을 알 수 있다..
또한, 디텍터 11로는, 예를 들어, CCD(Charge-Coupled Device) 등이 선택될 수 있다. 산란광의 검출을, 이 CCD로 실시하는 경우에는, 산란광을 보다 높은 감도로 검출할 수 있고, 보다 정확하게 DSOD 등을 평가하는 것이 가능하다.
여기서, 평가하는 실리콘 단결정 웨이퍼는, 예를 들어, 이하와 같이 제작한 것을 이용한 것이 가능하다. 즉, CZ법에 의해 육성된 실리콘 단결정에서 실리콘 단결정 웨이퍼를 적출하고, 이 적출된 실리콘 단결정 웨이퍼에 대하여 평면 연삭 또는 랩핑을 실시하고, 이 평면 연삭 도는 랩핑을 실시한 실리콘 단결정 웨이퍼를 에 칭하는 것에 의해, 경면 연마를 하지 않고 제작된 것이다. 또한, DSOD를 Cu 디포지션법으로 측정하는 경우와 같이 웨이퍼에 산화 열처리를 가할 필요도 없다.
본 발명에서는, 적외 산란 토모그래프법을 이용하기 때문에, 이와 같이 경면 연마가 실시되지 않은 실리콘 단결정 웨이퍼를 이용한 경우라도, DSOD를 평가하는 것이 가능하다. 그 때문에, 최종 공정인 경면 연마 공정 전의 중간 공정에서 실리콘 단결정 웨이퍼를 발취하여 평가하는 것이 가능하여, 종래와 같이 최종의 경면 연마 공정까지 수고 및 비용을 들인 끝에 불합격된 경우는 폐기처분하는 것과 같은, 쓸데없는 일을 발생시키는 일이 없게 된다. 나아가 DSOD와 이 DSOD보다 작은 보이드 결함과 가공에 기인한 손상 등의 구별이 가능하게 되어 측정 정확도도 향상된다.
또한, 도1에 나타난 바와 같이, 중앙부를 벽개한 실리콘 단결정 웨이퍼 10을 이용하고, 레이저 광을, 실리콘 단결정 웨이퍼 10의 주면 10b에 조사하고, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼 10의 벽개면 10a로부터 산란광을 검출하는 것에 의해, DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함의 유무를 정확하게 평가하는 것이 가능하다.
도1에서는, 실리콘 단결정 웨이퍼 10의 주면 10b에, 조사부의 직경이 10㎛의 레이저 광을, 웨이퍼 중심에서 외주(外周)를 향해 2mm 조사하고, 일정 간격을 두고, 또한, 2mm 조사하는 것과 같은 방식으로 레이저 광을 조사하고 있다. 이와 같 이, 레이저 광을, 실리콘 단결정 웨이퍼의 주면에 일정 간격마다 조사하면서, 지름 방향에 주사하는 것으로, 웨이퍼의 지름 방향의 전 영역을 보다 짧은 시간에 평가하는 것이 가능하다.
이하, 실험 1, 2를 참고하면서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
(실험 1)
본 발명의 적외 산란 토모그래프법에 의해 검출된 결정 결함과 종래의 Cu 디포지션법에 의해 검출된 결정 결함의 관계에 대하여 조사를 실시한 일례를 나타낸다.
우선, CZ법에 의해 직경 300mm, 결정 방위 <100>의 실리콘 단결정의 인상을 수행하였다. 결정 성장 조건은, FPD는 존재하지 않고, DSOD만 존재하도록 성장 속도를 설정하여 단결정을 제조했다.
실리콘 단결정 육성 후에는, 육성한 실리콘 단결정을 원통 연삭기에서 연삭하고, 단결정의 콘(cone)부와 테일(tail)부를 제거한 후, 다시 결정정경부(結晶定經部)를 약 25cn의 길이로 절단하여 단결정 블록(block)으로 하였다.
이 단결정 블록의 콘(cone)측에서 약 1mm의 웨이퍼를 슬라이서에 의해서 적출하고, 이 웨이퍼를 평면 연삭에 의해 표면을 약 300㎛ 연삭한 뒤, 불산, 질산, 초산의 혼합액으로 에칭하였다. 다음에, 에칭한 웨이퍼의 중심부를 통과하도록 다이아몬드펜 등으로 손상을 내고나서 웨이퍼를 2개로 분할하여 벽개했다.
그리고, 이와 같이 제작한 실리콘 단결정 웨이퍼를 적외 산란 토모그래프 장치(상품명 MO-441, 삼정금속광업사)에 장치하였다.
다음에, 적외선 레이저 광을 벽개면에 평행(주면에 수직)하게 조사하였다. 적외선 레이저 광은, 실리콘 단결정 웨이퍼 중심에서 외주를 항하여 2mm 조사한 후, 8mm 사이를 두고, 또한, 2mm 조사한 것과 같은 방식으로 15개의 장소를 조사하였다. 이 때, 조사된 적외선 레이저 광은, 파장 1064nm, 강도1000mW로, 조사부의 직경은 약 10㎛이었다. 그리고, 웨이퍼의 벽개면에 수직 위치에 산란광을 검출하기 위하여 CCD를 설치하고, 적외선 레이저광을 조사하여, 결정 결함에서 산란시킨 산란광을 검출할 수 있도록 하였다.
이와 같이 검출한 산란광의 강도 분포를, 도2에 나타냈다(도2의 꺾인 선 그래프 B).
여기서, 도2의 횡축은 웨이퍼 중심에서의 거리, 종축은 결함 밀도 및 산란 강도를 나타낸다. 또한, 종축의 예를 들면, 「1.00E+08」은 「1.00×108」을 나타낸다.
한편, 상기 단결정 블록의 나머지를, 통상의 제품 가공 공정 즉, 슬라이스 공정, 면취공정, 평면 연삭 또는 랩핑 공정, 에칭 공정, 연마 공정을 거쳐 복수의 경면 웨이퍼로 가공하였다. 이 복수의 경면 웨이퍼에서 발취하여 얻은 1매의 웨이퍼를 택하여, 표면에 산화막을 형성한 후, Cu 디포지션법에 의한 처리를 수행하고 집광 램프 하에서 육안에 의해 웨이퍼 면내의 결함수를 계측하였다.
즉, 산화막을 형성한 웨이퍼를 Cu 이온이 존재하는 용액의 내에 침적시키고, 웨이퍼 표면에 형성된 산화막에 전압을 가했다. 이것에 의해, DSOD가 존재하는 부분의 산화막이 열화되어 전류가 흘러, Cu 이온이 Cu가 되어 석출하였다. 그리고, 이 Cu의 석출부를 집광 램프 하에서, 직접 육안으로 관찰했다.
이와같이 하여 얻은 웨이퍼 면내의 결함 밀도 분포를, 도2에 나타냈다(도2의 꺾인 선 그래프 A). 또한, Cu 디포지션법에 의해 현재화한 웨이퍼 표면의 DSOD의 사진을, 도3에 나타냈다.
도2, 3에서, Cu 디포지션법(도2의 꺾인 선 그래프 A)에 의하면 이 웨이퍼는 중앙부와 외주부에 DSOD가 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 적외 산란 토모그래프법에 의한 산란 강도 분포(도2의 꺾인 선 그래프 B)도, 이 꺾인 선 그래프 A와 같은 모양의 분포를 나타내고 있는 것으로 부터, 적외 산란 토모그래프법에 의한 산란 강도 분포와 Cu 디포지션법에 의한 결함 밀도 분포는 매우 높은 관계가 있다는 것을 알 수 있다.
(실험 2)
다음에, 본 발명의 적외 산란 토모그래프법에 의해 검출된 결정 결함과 종래의 Cu 디포지션법에 의해 검출된 결정 결함의 관계에 대하여 조사를 수행한 다른 예를 나타낸다.
CZ법에 의해 제조한 직경 300mm, 결정 방위 <100>의 실리콘 단결정에서, 실험 1과 동일한 형태로, 2개의 단결정 블록(A, B)를 절단하고, 또한, 이 단결정 블록 (A, B)에서, 실리콘 단결정 웨이퍼를 적출하였다.
그리고, 실험 1과 동일한 형태로 하여 평가용의 실리콘 단결정을 제작하고, 적외 산란 토모그래프법에 의한 결정 결함의 평가, 및 Cu 디포지션법에 의한 결정 결함의 평가를 수행하였다.
그 결과를 도4에 나타냈다. 여기서, 도4의 횡축은 웨이퍼 중심으로부터의 거 리, 종축은 결함 밀도 및 산란 강도를 나타낸다.
도4 중에서, 꺾인 선 그래프 A-1은, 블록 A의 웨이퍼를 Cu 디포지션법에 의해 평가한 때의 웨이퍼 면 내의 결함 밀도 분포이다. 또한, Cu 디포지션법에 의해 현재화한 웨이퍼 표면의 DSOD 사진을, 도5에 나타내었다. 또한, 꺾인 선 그래프 A-2는 블록 A의 웨이퍼를 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가한 때의 웨이퍼면 내의 산란광의 강도 분포이다.
한편, 도4 중, 꺾인 선 그래프 B-1은, 블록 B의 웨이퍼를 Cu 디포지션법에 의해 평가한 때의 웨이퍼면 내의 결함 밀도 분포이다. 또한, 꺾인 선 그래프 B-2는, 블록 B의 웨이퍼를 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가한 때의 웨이퍼면 내의 산란광의 강도 분포이다.
Cu 디포지션법에 의한 결과에서 블록 A(도4의 꺾인 선 그래프 A-1)는 블록 B(도4의 꺾인 선 그래프 B-1)에 비해서 DSOD의 밀도가 높은 것을 알 수 있다. 한편, 적외 산란 토모그래프법에 의해 산란 강도도 블록 A(도4의 꺾인 선 그래프 A-2)가 블록 B(도4의 꺾인 선 그래프 B-2)에 비해 높은 값을 나타내고 있어, 이것으로부터 적외 산란 토모그래프법에 의해 DSOD의 정량 분석도 가능함을 알 수 있다.
이러한 것들로부터, Cu 디포지션법을 이용하지 않고서도, 본 발명과 같이 적 외 산란 토모그래프법을 이용하는 것에 의해 DSOD를 정확히 평가할 수 있다는 것을 알 수 있다.
나아가, 전자현미경에 의한 관찰도 합체시켜 수행한 결과, 300mW 이상의 강도의 레이저 광을 이용한 적외선 산란 토모그래프법에 의해 DSOD보다 작은 보이드 결함(직경 10~15nm)도 평가할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실험 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실험 형태는, 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함을 적외 산란 토모그래프법에 의해 평가하는 방법에 있어서, 적어도, 실리콘 단결정 웨이퍼에 레이저 광을 조사하고, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 내부에 침입한 빛을 결정 결함에서 산란시키고, 이 산란광을 검출하는 것에 의해, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼 내부의 DSOD 및 이 DSOD보다 작은 보이드 결함을 평가하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조사하는 레이저 광의 강도를, 300mW 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산란광의 검출을, CCD로 수행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가하는 실리콘 단결정 웨이퍼를, 적어도, 실리콘 단결정에서 실리콘 단결정 웨이퍼를 적출하고, 이 적출된 실리콘 단결정 웨이퍼에 대하여 평면연삭 또는 랩핑을 실시하고, 이 평면 연삭 또는 랩핑을 실시한 실리콘 단결정 웨이퍼를 에칭하는 것에 의해, 경면 연마를 수행하지 않고 제작한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가하는 실리콘 단결정 웨이퍼를, 중앙부를 벽개한 것으로 하고, 상기 레이저 광을, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 주면에 조사하고, 상기 실리콘 단결정 웨이퍼의 벽개면에서 산란광을 검출하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 결함의 평가방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 레이저 광을, 실리콘 단결정 웨이퍼의 주면에 일정 간격마다 조사하면서, 주사하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼 결정 결함의 평가방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012213793B3 (de) * 2012-08-03 2013-10-24 Solarworld Innovations Gmbh Untersuchung eines Siliziumsubstrats für eine Solarzelle
JP2017084985A (ja) * 2015-10-29 2017-05-18 信越半導体株式会社 結晶欠陥の位置特定方法、結晶欠陥観察用試料の作製方法、及び結晶欠陥の評価方法
JP2017166961A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 株式会社ディスコ 被加工物の内部検出装置、および内部検出方法
JP6536517B2 (ja) * 2016-09-07 2019-07-03 信越半導体株式会社 結晶欠陥評価方法
JP6627800B2 (ja) * 2017-02-21 2020-01-08 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウエハの欠陥領域判定方法
US11137356B2 (en) * 2017-11-03 2021-10-05 Sela Semiconductor Engineering Laboratories Ltd. System and method of cleaving of buried defects
JP6729632B2 (ja) 2018-05-29 2020-07-22 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの洗浄方法
JP7017133B2 (ja) 2018-09-26 2022-02-08 株式会社Sumco 欠陥評価装置の調整状態評価方法及び調整方法
JP7218710B2 (ja) * 2019-11-07 2023-02-07 株式会社Sumco レーザー表面検査装置の座標位置特定精度校正方法および半導体ウェーハの評価方法
KR102255421B1 (ko) * 2020-08-11 2021-05-24 충남대학교산학협력단 단결정 산화갈륨의 결함 평가방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3667904B2 (ja) * 1996-11-21 2005-07-06 ラトックシステムエンジニアリング株式会社 光散乱トモグラフ装置および観察方法
JP3433634B2 (ja) * 1996-12-27 2003-08-04 信越半導体株式会社 半導体単結晶中の結晶欠陥観察用試料作製方法および結晶欠陥観察方法
JPH1179889A (ja) 1997-07-09 1999-03-23 Shin Etsu Handotai Co Ltd 結晶欠陥が少ないシリコン単結晶の製造方法、製造装置並びにこの方法、装置で製造されたシリコン単結晶とシリコンウエーハ
US7206078B2 (en) * 2002-05-03 2007-04-17 Attofemto, Inc. Non-destructive testing system using a laser beam
JP2004259779A (ja) * 2003-02-24 2004-09-16 Shin Etsu Handotai Co Ltd ウェーハの評価方法
JP2004289010A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Sony Corp 発光装置

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