(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象シリコンウェーハに光照射した後に再結合ライフタイムをマイクロ波光導電減衰法により経時的に測定し再結合ライフタイムの経時変化情報を取得すること、および、
前記取得した再結合ライフタイムの経時変化情報を、Ｆｅ汚染ボロンドープｐ型シリコンウェーハの再結合ライフタイムの実測または計算により求められた参照経時変化情報と対比することにより、評価対象シリコンウェーハのＦｅ以外の金属による汚染の有無を判定すること、
を含み、
前記判定において、Ｆｅ以外の金属による汚染ありと判定された場合、少なくとも、下記（１）および（２）の一方を行うことを更に含む、ボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染評価方法。
（１）前記再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行しないと見積もられる所定時間内に行われる第二の測定により得られた再結合ライフタイムから、前記Ｆｅ以外の金属の汚染濃度を求めること；
（２）前記再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行すると見積もられる所定時間経過後に行われる第三の測定により得られた再結合ライフタイムから、前記Ｆｅ以外の金属の汚染濃度を求めること。
【請求項２】
前記汚染金属は、Ｃｏを含む請求項１に記載のボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染の評価方法。
【請求項３】
前記第二の測定を、光照射から３０分経過以降２時間経過以内に行う、請求項２に記載のボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染の評価方法。
【請求項４】
前記第三の測定を、光照射から２時間経過した後に行う、請求項１に記載のボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染の評価方法。
【請求項５】
評価対象シリコンウェーハの抵抗値は１Ω・ｃｍ以上である請求項３または４に記載のボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染の評価方法。
【請求項６】
前記汚染濃度は、下記式（Ａ）：
Ｍ＝ｋ（１／τ2−１／τ1）  …（Ａ）
［式（Ａ）中、Ｍは汚染濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）であり、τ2は第二または第三の測定により得られた再結合ライフタイムであり、τ1は第一の測定により得られた再結合ライフタイムであり、ｋは理論的または実験的に求められる係数である。］
により求められる請求項１〜５のいずれか１項に記載のボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染の評価方法。
【請求項７】
マイクロ波光導電減衰法以外の分析方法により、評価対象シリコンウェーハに含まれる汚染金属を特定することを更に含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染の評価方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の評価方法に使用される評価装置であって、
前記光照射を行う光照射部と、
再結合ライフタイムを測定する測定部と、
前記光照射部と測定部との間で測定対象シリコンウェーハを移動させる移動手段と、を含む、前記評価装置。
【請求項９】
複数のボロンドープｐ型シリコンウェーハからなるシリコンウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも１つのシリコンウェーハを抽出する工程と、
前記抽出されたシリコンウェーハの金属汚染を評価する工程と、
前記評価によりＦｅ以外の金属による汚染が許容レベル以下と判定されたシリコンウェーハと同一ロット内の他のシリコンウェーハを製品ウェーハとして出荷する工程と、を含むボロンドープｐ型シリコンウェーハの製造方法であって、
前記抽出されたシリコンウェーハの金属汚染の評価を、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法によって行う、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染評価方法に関するものである。
更に本発明は、上記評価方法に用いる評価装置、および上記評価方法による品質管理を行うことを含むボロンドープｐ型シリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの汚染金属の代表例としてはＦｅが挙げられる。Ｆｅ汚染評価法としては、マイクロ波光導電減衰法（μ−ＰＣＤ法）、表面光電圧法（ＳＰＶ法）をはじめとする各種方法が提案され、実用化されている。
【０００３】
一方、Ｆｅ以外の金属の中で、例えばＣｏは、拡散速度が速いため冷却中にシリコンウェーハ内部から表面へ拡散しやすい。拡散したＣｏはシリコンウェーハ表面で析出物を形成し、デバイス特性に悪影響を及ぼす。そこで、例えば非特許文献１には、ＳＰＶ法を利用しＣｏを定量することが提案されている。また、シリコンウェーハ中のＣｏの検出については、非特許文献２に、ＳＰＶ法を用いる手法がされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Cobalt Contamination in Silicon”, M.L.Polignano et al., Solid State Phenomena Vols. 108-109 (December 2005) pp.571-576
【非特許文献２】“Influence of Cobalt Contamination in the Measurement of Diffusion Length of P-type CZ Silicon Wafers” Nicolas Pic et al. Analytical and Diagnostic Techniques for Semiconductor Materials, Devices and Processes symposium and Proceedings sponsored by: The  Electrochemical Society ECS PV 2003-03 p505
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｆｅに限らず、ＣｏをはじめとするＦｅ以外の金属もシリコンウェーハに混入するとデバイス特性に影響を及ぼすため、それらによる汚染の有無や程度を正確に把握することが望ましい。
【０００６】
そこで本発明の目的は、シリコンウェーハのＦｅ以外の金属による汚染の有無や程度を評価する新たな手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、以下の新たな知見を得るに至った。
Ｆｅは、ボロンドープｐ型シリコンウェーハ中ではボロンと静電力によって結合し、Ｆｅ−Ｂペアを形成する。ボロンドープｐ型シリコンウェーハ（以下、単に「シリコンウェーハ」または「ウェーハ」ともいう。）のＦｅ濃度の測定方法としては、このＦｅ−Ｂペアの乖離前後の再結合ライフタイムの測定値を利用するμ−ＰＣＤ法が知られている。この方法では、Ｆｅが再結合ライフタイムの測定値に与える影響が、Ｆｅ−Ｂペアとして存在する状態とＦｅ−Ｂペアが光照射により乖離し格子間Ｆｅとして存在する状態では大きく異なることを利用し、光照射前後の再結合ライフタイムの測定値の違いに基づき、シリコンウェーハのＦｅ濃度を測定する。
一方、本発明者らは、Ｆｅ以外の金属（以下、Ｍと表記する。）もボロンドープｐ型シリコンウェーハ中でボロンと静電力により結合しＭ−Ｂペアを形成した状態と光照射により乖離した状態では再結合ライフタイムの測定値に与える影響が異なること、および光照射後にＢと再ペアリングする速度は金属により異なることに着目した。以上により、Ｆｅ以外の金属により汚染されているシリコンウェーハの光照射後に測定される再結合ライフタイムの経時変化は、Ｆｅにより汚染されているシリコンウェーハとは異なるものとなる。
更に、Ｂとの再ペアリング速度がＦｅよりも十分に速い金属であれば、光照射後であってＦｅがＢと再ペアリングするまでの期間内に測定される再結合ライフタイムの経時変化は、Ｆｅの影響を受けず、この金属（Ｍ）について光照射によるＭ−Ｂペアの乖離と再ペアリングによる影響のみを反映するものとなる。それゆえ、この期間内に測定される再結合ライフタイムの測定値から、金属Ｍの濃度を求めることが可能となる。また、Ｂとの再ペアリング速度がＦｅよりも十分に遅い金属であれば、光照射後であってＦｅがＢと再ペアリングするに十分な期間が経過した後に測定される再結合ライフタイムの経時変化は、Ｆｅの影響を受けず、この金属（Ｍ）について光照射によるＭ−Ｂペアの乖離と再ペアリングによる影響のみを反映するものとなる。それゆえ、上記期間後に測定される再結合ライフタイムの測定値から、金属Ｍの濃度を求めることが可能となる。
なお非特許文献１、２に記載のＳＰＶ法は、μ−ＰＣＤ法と比べキャリア注入量が少ないため（通常、１Ｅ１２Ｐｈｏｔｏｎ／ｃｍ３程度）、Ｆｅが測定値に与える影響と他の金属が与える影響を区別して評価することは難しい。これに対しμ−ＰＣＤ法は、キャリア注入量は通常１Ｅ１３Ｐｈｏｔｏｎ／ｃｍ３以上であるため、Ｆｅが測定値に与える影響と他の金属が与える影響を区別することは、ＳＰＶ法に比べ容易である。これにより、Ｆｅ以外の金属汚染濃度を、Ｆｅによる影響を低減し、高精度に測定することが可能となる。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。
【０００８】
本発明の一態様は、
評価対象シリコンウェーハに光照射した後に再結合ライフタイムをマイクロ波光導電減衰法により経時的に測定し再結合ライフタイムの経時変化情報を取得すること、および、
前記取得した再結合ライフタイムの経時変化情報を、Ｆｅ汚染ボロンドープｐ型シリコンウェーハの再結合ライフタイムの実測または計算により求められた参照経時変化情報と対比することにより、評価対象シリコンウェーハのＦｅ以外の金属による汚染の有無を判定すること、
を含む、ボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染評価方法、
に関する。
【０００９】
更に、Ｆｅ以外の金属による汚染ありと判定された場合、少なくとも、下記（１）および（２）の一方を行うことができる。
（１）前記再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行しないと見積もられる所定時間内に行われる第二の測定により得られた再結合ライフタイムから、前記Ｆｅ以外の金属の汚染濃度を求めること；
（２）前記再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行すると見積もられる所定時間経過後に行われる第三の測定により得られた再結合ライフタイムから、前記Ｆｅ以外の金属の汚染濃度を求めること。
【００１０】
一態様では、前記汚染金属は、Ｃｏを含む。
【００１１】
一態様では、前記第二の測定を、光照射から３０分経過以降２時間経過以内に行う。
【００１２】
一態様では、前記第三の測定を、光照射から２時間経過した後に行う。
【００１３】
一態様では、評価対象シリコンウェーハの抵抗値は１Ω・ｃｍ以上である。
【００１４】
一態様では、前記汚染濃度は、下記式（１）：
Ｍ＝ｋ（１／τ２−１／τ１）  …（１）
［式（１）中、Ｍは汚染濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）であり、τ２は第二または第三の測定により得られた再結合ライフタイムであり、τ１は第一の測定により得られた再結合ライフタイムであり、ｋは理論的または実験的に求められる係数である。］
により求められる。
【００１５】
一態様では、上述の評価方法は、マイクロ波光導電減衰法以外の分析方法により、評価対象シリコンウェーハに含まれる汚染金属を特定することを更に含む。
【００１６】
本発明の更なる態様は、
上述の評価方法に使用される評価装置であって、
前記光照射を行う光照射部と、
再結合ライフタイムを測定する測定部と、
前記光照射部と測定部との間で測定対象シリコンウェーハを移動させる移動手段と、
を含む評価装置、
に関する。
【００１７】
本発明の更なる態様は、
複数のボロンドープｐ型シリコンウェーハからなるシリコンウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも１つのシリコンウェーハを抽出する工程と、
前記抽出されたシリコンウェーハの金属汚染を評価する工程と、
前記評価によりＦｅ以外の金属による汚染が許容レベル以下と判定されたシリコンウェーハと同一ロット内の他のシリコンウェーハを製品ウェーハとして出荷する工程と、
を含むボロンドープｐ型シリコンウェーハの製造方法であって、
前記抽出されたシリコンウェーハの金属汚染の評価を、上述の評価方法によって行うことを特徴とする、前記方法、
に関する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、Ｃｏをはじめとする各種金属によるシリコンウェーハの汚染の有無を評価することができる。更に、各種金属によるシリコンウェーハの汚染濃度を高精度に評価することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の評価装置の一例を示す。
【図２】実施例で得られた評価対象シリコンウェーハの再結合ライフタイムの経時変化情報、および参照経時変化情報を示す。
【図３】図２に示す評価対象シリコンウェーハの再結合ライフタイムの経時変化情報の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ボロンドープｐ型シリコンウェーハの金属汚染評価方法（以下、単に「評価方法」とも記載する。）に関する。
本発明の評価方法は、
評価対象シリコンウェーハに光照射した後に再結合ライフタイムをマイクロ波光導電減衰法（μ−ＰＣＤ法）により経時的に測定し再結合ライフタイムの経時変化情報を取得すること、および、
前記取得した再結合ライフタイムの経時変化情報を、Ｆｅ汚染ボロンドープｐ型シリコンウェーハの再結合ライフタイムの実測または計算により求められた参照経時変化情報と対比することにより、評価対象シリコンウェーハのＦｅ以外の金属による汚染の有無を判定すること、
を含む。
【００２１】
そして、Ｆｅ以外の金属による汚染ありと判定された場合には、下記（１）および（２）の少なくとも一方を行うことができる。
（１）前記再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行しないと見積もられる所定時間内に行われる第二の測定により得られた再結合ライフタイムから、前記Ｆｅ以外の金属種の汚染濃度を求める。
（２）前記再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行すると見積もられる所定時間経過後に行われる第三の測定により得られた再結合ライフタイムから、前記Ｆｅ以外の金属の汚染濃度を求める。
【００２２】
先に説明したように、評価対象シリコンウェーハがＦｅ以外の金属種により汚染されている場合には、光照射後のμ−ＰＣＤ法により測定される再結合ライフタイムの経時変化情報は、Ｆｅ汚染による影響を受けた再結合ライフタイムの経時変化とは異なるものとなる。一方、Ｆｅ汚染については、長年μ−ＰＣＤ法による再結合ライフタイム測定による汚染濃度測定が広く行われ、測定される再結合ライフタイムとＦｅ汚染濃度について文献値をはじめとして様々な情報が蓄積されている。即ち、Ｆｅ汚染ボロンドープｐ型シリコンウェーハの再結合ライフタイムの経時変化情報は、評価対象シリコンウェーハで測定される経時変化情報と対比するための参照として最適である。本発明は、測定により得られた経時変化情報を参照経時変化情報と対比するという簡易な手法により、Ｆｅ以外の金属汚染の有無を判定することができる。また、前述のようにμ−ＰＣＤ法はキャリア注入量が多いため、Ｆｅによる影響と他の金属による影響との区別は、ＳＰＶ法に比べ容易である。
更に本発明では、Ｆｅ以外の金属による汚染ありと判定された場合には、金属の種類によりＢとの再ペアリング速度が異なることを利用し、汚染金属濃度を求めることができる。
こうして本発明によれば、Ｆｅ以外の金属汚染の有無の判定および当該金属による汚染濃度の測定を、高精度に行うことができる。
以下、本発明の評価方法について、更に詳細に説明する。
【００２３】
評価対象シリコンウェーハにおける再結合ライフタイムの経時変化情報の取得
評価対象シリコンウェーハは、ボロンドープｐ型シリコンウェーハであれば特に限定されるものではない。評価対象シリコンウェーハとしては、ウェーハ抵抗が１Ω・ｃｍ以上であるものが、本発明の評価方法による評価の精度を更に高める観点からは、望ましい。ウェーハ抵抗の上限は、特に限定されないが、例えば１００Ω・ｃｍ以下である。なお、評価対象シリコンウェーハとしては、ＦｅにもＦｅ以外の金属にも汚染されていないもの、Ｆｅのみに汚染されているもの、Ｆｅ以外の金属のみに汚染されているもの、ＦｅおよびＦｅ以外の金属に汚染されているものがあり得る。いずれのシリコンウェーハについても、本発明によれば、Ｆｅ以外の金属による汚染の有無を判定し、汚染されていると判定されるならば汚染濃度を求めることができる。
【００２４】
評価対象シリコンウェーハの再結合ライフタイム測定は、通常のμ−ＰＣＤ法による再結合ライフタイム測定と同様に行えばよい。具体的には、評価対象のシリコンウェーハ表面に向かって光照射し、光照射後の再結合ライフタイムを連続的または断続的に経時的に測定する。前述のようにＦｅと他の金属との区別を容易にするためには、ＳＰＶ法による測定におけるキャリア注入量を超えるキャリア注入量となるように光照射することが好ましい。この点から、光照射は、キャリア注入量が１Ｅ１４Ｐｈｏｔｏｎ／ｃｍ３以上となるように行うことが好ましい。一方、本発明者らの検討によれば、ＳＰＶ法による測定におけるキャリア注入量を超えるキャリア注入量の範囲内で、キャリア注入量が小さいほど、金属ＭがＢとペアリングしＭ−Ｂとして存在する状態で測定される再結合ライフタイムと、Ｂと乖離している状態で測定される再結合ライフタイムとの差が大きくなり、測定精度の更なる向上の点から望ましいことも判明した。この点から、光照射は、キャリア注入量が１Ｅ１６Ｐｈｏｔｏｎ／ｃｍ３以下となるように行うことが好ましい。以上の点から最適なキャリア注入量は、１Ｅ１５Ｐｈｏｔｏｎ／ｃｍ３程度である。
【００２５】
再結合ライフタイムの測定値は、汚染金属がＢとペアリングし形成されたＭ−ＢペアやＦｅ−Ｂペアが光照射により乖離することで変化し、乖離したＭやＦｅのほぼ１００％がＢと再ペアリングすることで光照射前の値に回復する。したがって、μ−ＰＣＤ法により測定される再結合ライフタイムの経時変化情報としては、例えば、光照射開始から所定時間経過までの再結合ライフタイム（ＬＴ）の回復曲線（以下、「ＬＴ回復カーブ」ともいう。）または回復を示すプロットを用いることができる。このような経時変化情報は、通常、μ−ＰＣＤ法による再結合ライフタイム測定装置に通常備えられている解析部により作成され出力される。一例としては、後述の実施例に示すＬＴ回復カーブを挙げることができる。
【００２６】
参照経時変化情報の作成
次に、上記手法により取得される経時変化情報と対比する参照経時変化情報の作成について説明する。
【００２７】
Ｆｅ汚染に関しては、Ｆｅ−Ｂペアの再ペアリングの時間依存性は、特開２０１２−４９３４５号公報に記載の下記式（１）により与えられることが知られている。
【００２８】
【数１】
0006344168.tif 000002
[式（１）中、ＦはＦｅ−Ｂの再ペアリングの時間依存性であり、τｃは捕獲割合であり、ｔは光照射からの経過時間である。]
【００２９】
捕獲割合τｃは、下記式（ａ）により求めることができる。ｔは光照射からの経過時間である。
【００３０】
【数２】
0006344168.tif 000003
【００３１】
式（ａ）中、ＮＢは評価対象シリコンウェーハ中のボロン濃度である。ＲＣはクーロン捕獲係数、ＤｉｎｔはＦｅの真性拡散定数であり、それぞれ次のように表される。よって、Ｆｅ−Ｂペアの再ペアリングの時間依存性Ｆは、シリコンウェーハの温度とボロン濃度によって決定される。
【００３２】
【数３】
0006344168.tif 000004
［上記において、ｑは電子電荷＝１．６Ｅ−１９［Ｃ］、ｋＢはボルツマン定数＝１．３８Ｅ−２３［Ｊ／Ｋ］、Ｔはシリコンウェーハの温度（絶対温度、以下同様）、εｓｉはシリコンの誘電率（シリコンの比誘電率は１２．０）である。］
【００３３】
以上より、測定時のシリコンウェーハの温度と評価対象シリコンウェーハのボロン濃度から、Ｆｅ汚染シリコンウェーハにおいて、光照射後にＦｅ−Ｂペアの再ペアリングの進行の経時変化情報を得ることができ、これにより評価対象シリコンウェーハがＦｅのみに汚染されているならば光照射後の再結合ライフタイムがどのように経時変化するかをシミュレーションする（計算により求める）ことができる。なお参照経時変化情報は、再結合ライフタイムの回復曲線や回復を示すプロットであってもよいが、これらであることは必須ではなく、例えば推定回復終了時間等の情報であってもよい。または、既知濃度のＦｅのみにより汚染されたシリコンウェーハにおいて実測される再結合ラフタイムの経時変化情報を、参照経時変化情報として用いることも、もちろん可能である。
【００３４】
参照経時変化情報との対比によるＦｅ以外の金属汚染有無の判定
評価対象シリコンウェーハが、Ｆｅと比べてＢとの再ペアリング速度が速い金属により汚染されているならば、Ｆｅのみに汚染されている場合と比べ、再結合ライフタイムの測定値が光照射前の値に回復するまでに要する時間は短くなる。または逆に、評価対象シリコンウェーハが、Ｆｅと比べてＢとの再ペアリング速度が遅い金属により汚染されているならば、Ｆｅのみに汚染されている場合と比べ、再結合ライフタイムの測定値が光照射前の値に回復するまでに要する時間は遅くなる。または、評価対象シリコンウェーハがＦｅおよび他の金属により汚染されているならば、再結合ライフタイムの回復曲線または回復を示すプロットは、Ｆｅのみにより汚染されている場合とは異なる挙動（例えば、ＬＴ回復カーブの曲線形状の違い）を示すことになる。本発明では、上記判定基準に基づき、取得した再結合ライフタイムの経時変化情報と参照経時変化情報を対比し、評価対象シリコンウェーハがＦｅ以外に汚染されているか否かを判定することができる。
【００３５】
汚染金属濃度の測定
更に、以上の判定によりＦｅ以外の金属による汚染ありと判定されたシリコンウェーハについては、下記方法（１）、（２）の少なくとも一方を行うことにより、当該金属による汚染濃度を求めることができる。方法（１）、（２）とも、Ｆｅとボロンとの再結合が再結合ライフタイムの値に与える影響を排除ないし低減することにより、Ｆｅ以外の金属による汚染濃度を高い信頼性をもって求めることができる方法である。Ｆｅ汚染のないシリコンウェーハについても、方法（１）、（２）を採用することにより、高い信頼性をもって汚染濃度を求めることができる。また、Ｆｅ以外の汚染金属種を２種以上、例えば、Ｆｅに対してボロンとの再ペアリング速度が十分に速い金属と十分に遅い金属とを含むシリコンウェーハについては、下記方法（１）および（２）の両方を行うことができる。評価の精度を更に高める観点からは、評価対象シリコンウェーハに含まれるＦｅ以外の汚染金属種は１種であることが好ましい。
【００３６】
方法（１）では、上述した再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行しないと見積もられる所定時間内に行われる第二の測定により得られた再結合ライフタイムから、Ｆｅ以外の金属の汚染濃度を求める。方法（１）によれば、光照射によりＦｅが乖離した状態にあるうちに、即ちＦｅの影響を受けずに、汚染金属種Ｍについて光照射によるＭ−Ｂペア乖離中の再結合ライフタイムとその後のＭ−Ｂペアの再ペアリング後の再結合ライフタイムを求めることができる。そしてこうして得られたＭ−Ｂペア乖離中および結合（再ペアリング）中の再結合ライフタイムを用いることにより、Ｆｅの影響を受けることなく、金属Ｍによる汚染濃度を求めることができる。したがって方法（１）は、Ｂとの再ペアリング速度がＦｅよりも十分に速い金属の汚染濃度を求める方法として好適である。
【００３７】
Ｆｅとボロンとの再ペアリングは、通常、光照射から２時間以内は、再結合ライフタイムに及ぼす影響が無視できるほど進行はわずかである。したがって、方法（１）における第二の測定は、光照射から２時間以内に行うことが好ましい。一方、通常、光照射から３０分以上経過した後であれば、Ｆｅ以外の汚染金属種Ｍとボロンとの再ペアリングの進行による再結合ライフタイムの変化が大きく現れるため、方法（１）における第二の測定は、光照射から３０分経過以降に行うことが好ましい。
【００３８】
これに対し方法（２）は、上述した再結合ライフタイムの経時変化情報に含まれる、光照射後の第一の測定により得られた再結合ライフタイムおよび第一の測定後であってＦｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行すると見積もられる所定時間経過後に行われる第三の測定により得られた再結合ライフタイムから、Ｆｅ以外の金属の汚染濃度を求める。方法（２）における第三の測定では、光照射により乖離したＦｅ−Ｂペアが再ペアリングした後に、汚染金属種Ｍについて、光照射により乖離したＭ−Ｂペアが再ペアリングした後の再結合ライフタイムを求めることができる。そしてこうして得られたＭ−Ｂペア結合（再ペアリング）中の再結合ライフタイムと、光照射によりＭ−Ｂペアが乖離した状態で得られた再結合ライフタイムとを用いることにより、金属Ｍによる汚染濃度を求めることができる。したがって方法（２）は、Ｂとの再ペアリング速度がＦｅよりも十分に遅い金属の汚染濃度を求める方法として好適である。
【００３９】
方法（２）では、Ｆｅとボロンとの再ペアリングが十分に進行した後に、第三の測定を行う。Ｆｅとボロンとの再ペアリングは、先に方法（１）について記載した通り、光照射から２時間以内は、その進行はわずかである。したがって、方法（２）において、第三の測定は、光照射から２時間経過した後に行うことが好ましい。
【００４０】
方法（１）において汚染濃度を求める対象金属種としては、Ｃｏ等を挙げることができる。一方、方法（２）において汚染濃度を求める対象金属種としては、Ｃｕ等を挙げることができる。
【００４１】
汚染金属濃度の算出は、通常のμ−ＰＣＤ法による鉄濃度測定と同様に、下記式（Ａ）を用いて行うことができる。
Ｍ＝ｋ（１／τ２−１／τ１）  …（Ａ）
ここで式（Ａ）中、Ｍは汚染濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）であり、τ２は第二または第三の測定により得られた再結合ライフタイムであり、τ１は第一の測定により得られた再結合ライフタイムであり、ｋは理論的または実験的に求められる係数である。第一の測定により求められる再結合ライフタイムτ１は、評価対象シリコンウェーハにおいて金属種がボロンと形成しているＭ−ＢペアおよびＦｅ−Ｂペアが光照射により乖離している状態で求めることが、評価の信頼性および精度向上の観点から好ましい。この点から、第一の測定により求められる再結合ライフタイムは、光照射から１０分以内の測定値であることが好ましく、５分以内の測定値であることがより好ましい。
【００４２】
ところで、μ−ＰＣＤ法によれば、光照射後の再結合ライフタイムの経時変化の挙動から汚染金属種の推定を行うことは可能である。ただし、μ−ＰＣＤ法は、金属種の特定（同定）を行う方法ではない。そこで、評価対象ウェーハに含まれる汚染金属種の特定のために、金属種の特定が可能な他の分析方法を併用することも好ましい。そのような分析方法としては、シリコンウェーハ中の汚染金属種の特定方法として公知の各種方法、例えば、全溶解化学分析法等を挙げることができる。また、上記式（Ａ）における定数ｋは、例えば、公知の他の分析法により求められた汚染濃度と上記方法により求められた汚染濃度とを対比することにより、決定することができる。ここで汚染濃度を求めるために用いることができる他の分析方法としては、全溶解化学分析法、ＤＬＴＳ法（過渡容量分光法）等を挙げることができる。一例として、本発明者らによる検討によれば、Ｃｏについては、後述の実施例で示すように、ｋ＝６Ｅ＋８と算出された。
【００４３】
以上により、本発明の評価方法によれば、ボロンドープｐ型シリコンウェーハのＦｅ以外の金属による汚染の有無を評価することができる。更に、Ｆｅ以外の金属による汚染ありと判定された場合には、当該金属による汚染の程度（汚染濃度）を求めることもできる。
【００４４】
更に本発明は、以上説明した本発明の評価方法に使用される評価装置であって、評価対象シリコンウェーハへの光照射を行う光照射部と、再結合ライフタイムを測定する測定部と、光照射部と測定部との間で測定対象シリコンウェーハを移動させる移動手段と、を含む評価装置を提供する。
【００４５】
上記評価装置によれば、本発明の評価方法の自動化が可能になるため、複数のシリコンウェーハを連続的に評価に付すことができる。また、光照射部と測定部とを別構成とすることにより、あるシリコンウェーハについて再結合ライフタイムの経時変化情報を取得している間に、他のシリコンウェーハに対して光照射を行うことができるため、複数のシリコンウェーハを並行して迅速に評価することが可能になる。
【００４６】
本発明の評価装置における光照射部において行われる光照射、および測定部において行われる測定の詳細は、先に記載した通りである。例えば、μ−ＰＣＤ測定装置を２台設置し、一方を光照射部、他方を測定部として装置組み込みの光照射機構により光照射を行うことができる。光照射部と測定部との間で評価対象シリコンウェーハを移動させる移動手段としては、ベルトコンベア、ロボットアーム等を用いることができる。また、必要に応じて、光照射部、測定部以外に、ウェーハ待機部（例えばチャンバーやボックス）を設け、上記移動手段により光照射部または測定部からウェーハ待機部に、ウェーハを移動させてもよい。このウェーハ待機部は、例えば、方法（２）において光照射後にウェーハを放置しＦｅ−Ｂペアの再ペアリングを進行させる空間として利用することもできる。そのような装置の一例を、図１に示す。図１中、μ−ＰＣＤ測定装置が測定部、光照射用ボックスが光照射部、保管用ボックスがウェーハ待機部に相当する。各部間のウェーハの移動は、中央部に配置したウェーハハンドリングロボットによって行うことができる。
【００４７】
更に本発明は、複数のボロンドープｐ型シリコンウェーハからなるシリコンウェーハのロットを準備する工程と、前記ロットから少なくとも１つのシリコンウェーハを抽出する工程と、前記抽出されたシリコンウェーハの金属汚染を評価する工程と、前記評価によりＦｅ以外の金属による汚染が許容レベル以下と判定されたシリコンウェーハと同一ロット内の他のシリコンウェーハを製品ウェーハとして出荷する工程と、を含むボロンドープｐ型シリコンウェーハの製造方法に関する。ここで抽出されたシリコンウェーハの金属汚染の評価は、本発明の評価方法によって行われる。
【００４８】
前述のように、本発明の測定方法によれば、ボロンドープｐ型シリコンウェーハ中のＦｅ以外の金属による汚染の有無を評価することができ、更には汚染の程度（汚染濃度）を評価することができる。よって、かかる評価方法により、Ｆｅ以外の金属による汚染が許容レベル以下（汚染がないか、または汚染濃度が製品に許容される閾値以下）と判定されたシリコンウェーハと判定されたシリコンウェーハ、即ちＦｅ以外の金属による汚染がないかまたは少ない良品と判定されたシリコンウェーハと同一ロット内のシリコンウェーハを製品ウェーハとして出荷することにより、高品質な製品ウェーハを高い信頼性をもって提供することができる。なお、良品と判定する基準（閾値）は、ウェーハの用途等に応じてウェーハに求められる物性を考慮して設定することができる。
【００４９】
上記ロットは、公知の方法により準備することができる。例えば、ＣＺ法等により育成されたシリコンインゴットからのウェーハを切り出し（スライシング）、得られたシリコンウェーハを、粗研磨（ラッピング）、エッチング、研磨（ポリッシング）等の表面処理、必要に応じて任意に行われる洗浄工程等の各種処理に付すことにより、複数のボロンドープｐ型シリコンウェーハからなるシリコンウェーハのロットを準備することができる。また１ロットに含まれるウェーハ数および抽出するウェーハ数は適宜設定すればよい。
【実施例】
【００５０】
以下に、本発明を実施例により更に説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。下記のウェーハ抵抗値は、四探針法により求めた値である。
【００５１】
１．評価対象シリコンウェーハの準備
ウェーハ抵抗１０Ω・ｃｍのボロンドープＣＺシリコンウェーハ（直径３００ｍｍ、厚み７７５μｍ）を複数含む異なるロット（ロット１およびロット２）を準備した。
【００５２】
２．全溶解法による汚染金属種の同定
ロット１、ロット２からそれぞれシリコンウェーハを１枚取り出し、弗酸、硝酸および硫酸の混合液から発生するガスに暴露することでシリコンウェーハを昇華・溶解した。反応残渣を希薄酸により回収し、残渣を含む回収液をＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）による分析に付すことにより、シリコンウェーハに含まれていた汚染金属種を同定したところ、ＦｅおよびＣｏが同定された。
【００５３】
３．ＤＬＴＳ法によるＣｏ汚染濃度の測定
ロット１、ロット２からそれぞれシリコンウェーハを１枚取り出し、ショットキーダイオードを作製した。作製したショットキーダイオードに対してＤＬＴＳ測定を行った。測定結果からＣｏ汚染濃度を算出したところ、下記表１に示す値であった。
【００５４】
【表１】
0006344168.tif 000005
【００５５】
４．μ−ＰＣＤ法による再結合ライフタイムの経時変化情報の取得
ロット１、ロット２からそれぞれシリコンウェーハを１枚取り出し、μ−ＰＣＤ法による再結合ライフタイム測定に付した。測定は、光照射（キャリア注入量：１Ｅ１５Ｐｈｏｔｏｎ／ｃｍ３）の後、約４０分間連続的に行い、測定期間中の再結合ライフタイムの経時変化を示す曲線（ＬＴ回復カーブ）を得た。
【００５６】
５．参照経時変化情報の取得
上記のシリコンウェーハ抵抗値から換算したボロン濃度を用いて、前述の式（１）から汚染金属がＦｅのみであった場合の再結合ライフタイムの経時変化を示す曲線（ＬＴ回復カーブ）を作成した。即ち、こうして得られるＬＴ回復カーブは、Ｆｅのみにより汚染されたボロンドープｐ型シリコンウェーハの光照射後のＬＴ回復挙動のシミュレーション結果（計算により求められた参照経時変化情報）である。
【００５７】
上記４．、５．で得たＬＴ回復カーブを、図２に示す。図２では、光照射時を時間０ｍｉｎとして光照射からの経過時間を横軸、光照射前（ボロンとのペアの乖離前）の再結合ライフタイムを１とした相対値を縦軸として、再結合ライフタイムの測定値の経時変化を示している。
【００５８】
図２に示すように、ロット１、ロット２について上記４．で得られたＬＴ回復カーブは、上記５．で作成した参照経時変化情報（ＬＴ回復カーブ）とは曲線形状が異なっていた。この結果から、ロット１、ロット２では、Ｆｅ以外の金属による金属汚染が発生していると判定することができる。
【００５９】
ロット１、ロット２について測定された再結合ライフタイムと上記３．で求めたＣｏ汚染濃度とを用いて、前述の式（Ａ）における係数ｋを算出したところ、ｋ＝６Ｅ＋８と算出された。したがって、前述の式（Ａ）にｋ＝６Ｅ＋８を代入した式を用いることにより、再結合ライフタイムの測定値からＣｏ汚染濃度を算出することができる。
【００６０】
上記の通り、図２に示す参照経時変化情報（ＬＴ回復カーブ）は、Ｆｅのみにより汚染されたボロンドープｐ型シリコンウェーハの光照射後のＬＴ回復挙動のシミュレーション結果である。このシミュレーション結果において、光照射から２時間（１２０分）以降も曲線形状に大きな変化は見られないことから、Ｆｅとボロンとの再ペアリングが再結合ライフタイムの測定値に与える影響は、光照射から２時間以内であれば実質的に無視することができると言える。一方、図３は、図２に示すロット１、ロット２のＬＴ回復カーブの部分拡大図である。図３に示すように、ロット１、ロット２のＬＴ回復カーブとも、光照射から３０分経過時点には、光照射前の再結合ライフタイムと同等の測定値を示していることから、光照射から３０分経過以降であれば光照射により乖離したＣｏとボロンとの再ペアリングが十分に進行していることが確認できる。第一の測定により得られた再結合ライフタイムと第二の測定により得られた再結合ライフタイムの差が大きいことは、これらの値から算出される汚染濃度の信頼性を高めることにつながるため、好ましい。この点からは、第二の測定により得られる再結合ライフタイムとして光照射から３０分経過以降に測定される再結合ライフタイムを、第一の測定により得られる再結合ライフタイムとして光照射直後（例えば光照射から１分〜１０分以内、好ましくは１分〜５分以内）に測定される再結合ライフタイムを用いることが、好ましい。
【００６１】
以上では、方法（１）による実施例を示したが、上記実施例を適宜参照し、先に記載した方法（２）に関する詳細説明に基づき方法（２）を実施することができる。
【００６２】
また、測定される再結合ライフタイムとして、上記実施例では、評価対象シリコンウェーハ表面の面内各部において測定された再結合ライフタイム値の平均値を用いた。
他の一態様としては、Ｆｅ以外の金属種による汚染ありと判定されたボロンドープｐ型シリコンウェーハについて、面内の２箇所以上の複数の測定点において再結合ライフタイムの測定を行い、各測定点において得られた再結合ライフタイムの値から汚染の程度の違い（面内汚染分布）を把握することもできる。例えば、各測定点において得られた再結合ライフタイムの値から前述の式（Ａ）により各測定点におけるＦｅ以外の金属による汚染濃度を算出することにより、面内汚染分布をより詳細に把握することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、シリコンウェーハの製造分野において有用である。
【図１】
0006344168.tif 000006
【図２】
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【図３】
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