(57)【要約】【課題】熱処理を行ってもウェーハ表面のヘイズレベルが熱処理前よりも悪化することがないウェーハを、アニール前に判別できるアニールウェーハの判別方法を提供する。【解決手段】本アニールウェーハの判別方法は、１０００℃以上の還元雰囲気で熱処理するアニールウェーハの判別方法であって、アニールする前のウェーハが、６８０ｎｍのレーザ波長による測定で、ウェーハ表層５μｍ中に観察される欠陥密度が３００個／ｃｍ２以下であり、かつ、平均散乱光強度が３００（ａ．ｕ）以下である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０００℃以上の還元雰囲気で熱処理するアニールウェーハの判別方法であって、アニールする前のウェーハが、６８０ｎｍのレーザ波長による測定で、ウェーハ表層５μｍ中に観察される欠陥密度が３００個／ｃｍ２以下であり、かつ、平均散乱光強度が３００（ａ．ｕ）以下であることを特徴とするアニールウェーハの判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアニールウェーハの判別方法に係わり、特に還元雰囲気で熱処理を行ってもヘイズレベルの悪化がないウェーハを判別するためのアニールウェーハの判別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路等の半導体デバイス製造用のウェーハは、主にチョクラルスキー（ＣＺ）法によって引上げられたシリコン単結晶をスライスして製造されるシリコンウェーハが用いられる。このような半導体デバイス製造において、歩留低下の要因のひとつとして、ウェーハの微小な表面粗さであるマイクロラフネスが挙げられる。
【０００３】
このマイクロラフネスは、ゲート酸化膜直下のキャリアの移動度に悪影響を与えることが知られており、一方半導体デバイスは、その集積度が上がれば、それに対応してキャリアの移動度を向上させる必要がある。
【０００４】
また、近年、ＣＰＵの駆動周波数がますます高くなり、それに伴い、メモリの書込み及び読出し速度も高速化が求められており、キャリア移動度を向上させるために、マイクロラフネスを小さくすることが、より重要になっている。
【０００５】
また、シリコンウェーハの製造方法のひとつとして、還元雰囲気、特に水素雰囲気中で熱処理を施す方法が行われているが、この熱処理を施すと、数分で鏡面研磨ウェーハの表面粗さであるヘイズレベルが悪化する。
【０００６】
そこで、高温時にアルゴン等の不活性ガスに切替えることで、ウェーハ表層部のエッチングをなくし、ウェーハ表面のヘイズレベルの悪化を抑制することが知られている（Ｊ．Ｉ．Ｖａｓａｔ  ｅｔ  ａｌ．  ＥＣＳ  ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ，  ｓｅｍｉ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｖｏｌ．
１，２５４  （２００２））。
【０００７】
この報告のようにシリコンウェーハ表層部の結晶欠陥低減方法として、アニール熱処理等が採用され、結晶欠陥の消滅が図られてきた。その代表的な例として、高温の水素雰囲気、又は、アルゴン等の不活性ガスを用いて熱処理を施す方法がある。しかし、これらの方法の中で、表層欠陥を消滅させられるが、ウェーハ表面のヘイズレベルを熱処理前より悪化してしまう場合があった。
【０００８】
そこで、熱処理を行ってもウェーハ表面のヘイズレベルが熱処理前よりも悪化することがないウェーハを、アニール前に判別できるアニールウェーハの判別方法が要望されていた。
【０００９】
なお、半導体ウェーハの欠陥状態を調べるものとして、半導体ウェーハの表面に形成されるヘイズ領域における結晶欠陥を測定する方法（特許文献１）、また、半導体ウェーハからの散乱光を検出することによって、半導体ウェーハの欠陥平面分布を得る方法（特許文献２）がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−２２８５９６号公報（段落［００２０］、［００３５］、図３）
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−２１４０９９号公報（段落［００２９］、［００３０］、［００３６］、図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、熱処理を行ってもウェーハ表面のヘイズレベルが熱処理前よりも悪化することがないウェーハを、アニール前に判別できるアニールウェーハの判別方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、１０００℃以上の還元雰囲気で熱処理するアニールウェーハの判別方法であって、アニールする前のウェーハが、６８０ｎｍのレーザ波長による測定で、ウェーハ表層５μｍ中に観察される欠陥密度が３００個／ｃｍ２以下であり、かつ、平均散乱光強度が３００（ａ．ｕ）以下であることを特徴とするアニールウェーハの判別方法が提供される。これにより、熱処理を行ってもウェーハ表面のヘイズレベルが熱処理前よりも悪化することがないウェーハを、アニール前に判別できるアニールウェーハの判別方法が実現される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるアニールウェーハの判別方法の一実施形態について説明する。
【００１５】
本発明に係わるアニールウェーハの判別方法は、例えば窒素ドープしたシリコン融液からＣＺ法によって引上げられ、水素雰囲気において１０００℃以上の温度でアニールを行って製造されシリコンウェーハの事前判別に用いられる方法であり、アニールする前のウェーハが、６８０ｎｍのレーザ波長による測定で、ウェーハ表層５μｍ中に観察される欠陥密度が３００個／ｃｍ２以下であり、かつ、平均散乱光強度が３００（ａ．ｕ）以下である判別方法である。
【００１６】
上記欠陥の密度が、３００個／ｃｍ２を超えると、熱処理を施しても十分に欠陥を除去できず、平均散乱光強度が３００（ａ．ｕ）を超えるとシリコンウェーハ表層の大きな欠陥が存在し、熱処理後に表層に欠陥が残存する。また、熱処理温度が１０００℃より低いと、十分な熱処理効果が得られない。
【００１７】
シリコンウェーハを水素雰囲気中において、１０００℃以上の温度でかつ６０分以上熱処理を施すと、欠陥密度の大小よりも、ウェーハ表層部の臨界核半径より小さい欠陥は、収縮するが、それより大きい欠陥は残存し易い。また、水素雰囲気中ではウェーハ表面のシリコン原子のマイグレーションによって、マイクロラフネスを改善できるが、ウェーハの表面がエッチングされるため、残存した表層欠陥がウェーハ表面に出現し、ヘイズレベルが悪化し易い。
【００１８】
そこで、アニール前のシリコンウェーハが、アニール後にヘイズレベルを悪化させないような特定の結晶特性を有するかを判別する。
【００１９】
すなわち、本発明に係わるアニールウェーハの判別方法を適用し、アニール前のシリコンウェーハが、６８０ｎｍのレーザ波長を用いた測定で、ウェーハ表層５μｍ中に観察される欠陥の密度が３００個／ｃｍ２以下でかつ、平均散乱光強度が３００（ａ．ｕ）以下であるシリコンウェーハを判別し、これを使用する。
【００２０】
上記散乱光強度は、欠陥サイズを反映する値であり、散乱光強度と欠陥サイズは正の相関関係にある。従って、このようにして判別されたシリコンウェーハは、１０００℃以上の還元雰囲気で熱処理するアニールウェーハ後においても、ウェーハ表層部に熱処理後に残存する大きさの欠陥がほとんど存在しないことから、ウェーハの表面がエッチングされ、残存した表層欠陥がウェーハ表面に出現して生じるヘイズレベルの悪化を抑制することが可能となる。
【００２１】
このように、本発明に係わるアニールウェーハの判別方法を適用して判別された特定の結晶特性を有するシリコンウェーハを用いて熱処理を行うことにより、信頼性良くウェーハ表面のヘイズレベルが熱処理前よりも悪化することがなく、さらに、熱処理後のウェーハ表面のヘイズを従来品よりも低減させることができ、かつ表層欠陥が低密度なる。
【００２２】
【実施例】
試料：
実施例１；  窒素をドープしＣＺ法で引上げた単結晶（ａ）からスライスされ、６８０ｎｍのレーザ波長を用いた測定で、ウェーハ表層５ｎｍ中に観察される欠陥の密度が３００個／ｃｍ２以下でかつ、平均散乱光強度が３００（ａ．ｕ）以下であるシリコンウェーハを用い、熱処理条件（ア）水素雰囲気、１２００℃の温度で１時間熱処理を施した。
【００２３】
実施例２；  単結晶（ａ）と同様の条件で引上げられ、単結晶（ａ）と別個の単結晶（ｂ）からスライスされたシリコンウェーハを用い、熱処理条件（イ）上記（ア）を所定の温度と時間に変えた。
【００２４】
比較例；  単結晶（ａ）のような結晶特性を有しない（範囲外）単結晶（ｃ）からスライスされたシリコンウェーハを用い、熱処理条件（ア）で熱処理を施した。
【００２５】
測定：  各シリコンウェーハからサンプルを作製し、ＬＳＴＤスキャナー（波長６８０ｎｍ、ブリュースター角入射）を用いて表層５μｍ測定を行い、ヘイズレベルを評価し、比較した。
【００２６】
結果：  図１乃至図５に示す。
【００２７】
（１）  表層欠陥密度：  図１（ａ）に示すように、実施例１の熱処理の表層欠陥密度は１９７個／ｃｍ２で、図１（ｃ）に示す比較例の１８７個／ｃｍ２と大差はない。これに対して、図２（ａ）に示すように、熱処理条件（ア）で熱処理を行った後の実施例１の表層欠陥密度は、０．２７６個／ｃｍ２とほとんど存在しない状態になるが、図２（ｂ）に示すように、同熱処理条件で熱処理を行った比較例の表層欠陥密度は、７１．６個／ｃｍ２と約４０％の減少に止まる。図２（ｂ）に示すように、単結晶（ｂ）を用い、異なる熱処理条件（イ）で熱処理を行った実施例２の表層欠陥密度は、０．６６７個／ｃｍ２とほとんど存在しない状態になる。これにより、熱処理前の欠陥密度が同等のシリコンウェーハであっても、熱処理後にかなりの差が生じることがわかった。
【００２８】
（２）  表層欠陥散乱光強度分布：  図３（ａ）に示すように、実施例１の熱処理前の表層欠陥の平均散乱光強度は３００ａ．ｕ以下であるが、散乱光強度が大きくなるにつれて欠陥数が少なくなる傾向を示し、図３（ｃ）に示すように、比較例の表層欠陥散乱光強度は比較的均一強度で存在し、平均散乱強度は３００ａ．ｕ以上である。これに対して、熱処理後の実施例１は、図４（ａ）に示すように、表層欠陥はほとんど存在せず、８０〜２００（ａ．ｕ）にわずかに分布するのみになるが、図４（ｃ）に示すように、比較例の欠陥散乱光強度分布には、大きな改善変化は見られない。これにより、熱処理前の欠陥密度が同等のシリコンウェーハであっても、平均散乱強度の大小よりも欠陥サイズのファクターにより熱処理後にかなりの差が生じることがわかった。
【００２９】
（３）  Ｈａｚｅ値：  図５（ａ）に示すように、単結晶（ａ）からスライスされた実施例１の熱処理のＨａｚｅ値は１４（ａ．ｕ）であり、熱処理条件（ア）で熱処理を施すと２１（ａ．ｕ）に多少増加し、また、図５（ｂ）に示すように、単結晶（ｂ）からスライスされた実施例２の熱処理前のＨａｚｅ値は１４（ａ．ｕ）であり、熱処理条件（イ）で熱処理を行なっても２１（ａ．ｕ）と同様にわずかに増加する。これに対して、図５（ｃ）に示すように、範囲外単結晶（ｃ）からスライスされた比較例の熱処理前のＨａｚｅ値は１４（ａ．ｕ）であるが、熱処理条件（ア）で熱処理を施すと５２（ａ．ｕ）と著しく増加している。
これにより、表層５μｍ中に散乱光強度の高い（サイズの大きい）欠陥が少ないと、熱処理後の表面Ｈａｚｅ値は、熱処理条件に影響されることが少ないことがわかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係わるアニールウェーハの判別方法によれば、熱処理を行ってもウェーハ表面のヘイズレベルが熱処理前よりも悪化することがないウェーハを、アニール前に判別できるアニールウェーハの判別方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリコンウェーハの熱処理前の表層欠陥密度測定結果を示すマップ図で、（ａ）は実施例１、（ｃ）は比較例。
【図２】シリコンウェーハの熱処理後の表層欠陥密度測定結果を示すマップ図で、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は比較例。
【図３】シリコンウェーハの熱処理前の表層欠陥散乱光強度分布結果を示す分布図で、（ａ）は実施例１、（ｃ）は比較例。
【図４】シリコンウェーハの熱処理後の表層欠陥密度測定結果を示すマップ図で、（ａ）は実施例１、（ｃ）は比較例。
【図５】シリコンウェーハの熱処理前のＨａｚｅ値図で、（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）は比較例。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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