(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハに熱処理を施し、前記シリコンウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、純水によるリンスの後、SC−１洗浄液に浸漬し、更に純水リンス及び乾燥の後、前記シリコンウェーハ表面のエッチピットを光学的方法によって検出し、この検出結果に基づいてシリコンウェーハの金属汚染の有無を評価することを特徴とするシリコンウェーハの評価方法。
【請求項２】
シリコンウェーハの表層に無欠陥層を形成するための熱処理を施し、前記シリコンウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、純水によるリンスの後、SC−１洗浄液に浸漬し、更に純水リンス及び乾燥の後、前記シリコンウェーハ表面のエッチピットを光学的方法によって検出し、この検出結果に基づいてシリコンウェーハの金属汚染の有無を評価することを特徴とするシリコンウェーハの評価方法。
【請求項３】
非酸化性雰囲気中でシリコンウェーハに熱処理を施し、前記シリコンウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、純水によるリンスの後、SC−１洗浄液に浸漬し、更に純水リンス及び乾燥の後、前記シリコンウェーハ表面のエッチピットを光学的方法によって検出し、この検出結果に基づいてシリコンウェーハの金属汚染の有無を評価することを特徴とするシリコンウェーハの評価方法。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のフッ化水素酸の濃度が０．１〜５０ｗｔ％であり、シリコンウェーハの浸漬時間が１秒〜１０時間であることを特徴とするシリコンウェーハの評価方法。
【請求項５】
請求項１乃至３記載の光学的方法が、光学的パーティクル測定器による方法であり、シリコンウェーハの全面にわたってエッチピットの密度分布を測定可能とする測定方法であることを特徴とするシリコンウェーハの評価方法。
【請求項６】
請求項１乃至３記載の評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、高密度のエッチピットの分布パターンにより、金属汚染が熱処理用ボートによるものか、熱処理用チューブによるものか、もしくは前記両者によるものかを判断することを特徴とする熱処理用ボート、チューブの評価方法。
【請求項７】
請求項１乃至３記載の評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、熱処理用ボートとの接触部に高密度のエッチピットが検出された場合には、前記ボートが金属汚染されているものと判定することを特徴とする熱処理用ボートの評価方法。
【請求項８】
請求項１乃至３記載の評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、リング状または円弧状に高密度のエッチピットが検出された場合には、熱処理用チューブが金属汚染されているものと判定することを特徴とする熱処理用チューブの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハと、熱処理に使用したボートならびにチューブの金属汚染の有無についての評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＺ法を用いて成長させたシリコン単結晶を切断、研磨して得られたウェーハの表層に無欠陥領域を形成するため、水素ガスを含む非酸化性雰囲気中で所定の熱処理（以下水素中熱処理という）を施して、前記ウェーハをイントリンシックゲッタリング構造（以下ＩＧ構造という）とする技術が従来から用いられている。シリコンウェーハの表層近傍に存在する不純物酸素は水素中熱処理により外方に拡散され、無欠陥層となる。前記ＩＧ構造は、シリコンウェーハの表面から数十μｍ以上の深さの部分にゲッタリング源となる高密度のバルク微小欠陥を形成するもので、前記バルク微小欠陥はデバイス工程でウェーハの表層に付加される不純物の捕獲拠点として利用される。
【０００３】
シリコンウェーハを水素中熱処理する場合、シリコン単結晶からなる熱処理用ボートに処理すべきシリコンウェーハを装填し、前記ボートを熱処理用チューブ内に設置して水素中熱処理を施す。水素中熱処理を施したシリコンウェーハの金属汚染の有無については、ＪＩＳ−Ｂエッチング法またはＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2 
／Ｈ2ＯからなるＳＣ−１洗浄液によるエッチング法、全反射蛍光Ｘ線分析法（ＴＸＲＦ）、ライフタイムスキャナによる方法などで評価している。また、特開平８−２３３７０９で開示されている不純物の測定方法を適用することもできる。一方、熱処理用ボート、チューブの金属汚染状況については、評価対象の熱処理用ボート、チューブを使用して水素中熱処理を行ったシリコンウェーハを、前記各方法のいずれかを用いて評価することによって間接的に評価するか、または２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）により評価している。これらの評価方法とは異なるが、水素中熱処理を施し、更に１０数時間を超えるような特定のデバイス工程を経た後に、デバイスとして許容できない欠陥が観察されることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術による評価方法にはそれぞれ次のような問題点がある。
（１）ＪＩＳ−Ｂエッチング法を用いた場合、金属による汚染部分付近にエッチピットを生じるが、同時にシリコンウェーハの表面全体にエッチングむらが発生するため、金属汚染の有無や汚染度合いの判定が難しい。
（２）ＳＣ−１洗浄液によるエッチングや、ＴＸＲＦ、ライフタイムスキャナによる方法、あるいは特開平８−２３３７０９で開示されている不純物の測定方法による評価は感度が悪く、軽度の金属汚染は検出することができない。
（３）ＳＩＭＳによる評価方法は、金属元素とその濃度、汚染深さを特定することができるが、評価対象部位を切り取って２次イオン質量分析計にかける必要があるため、日常的に行うことができない。
（４）上記の他に、シリコン単結晶中ＣＯＰや酸素析出物を検出する技術として、フッ化水素酸による処理後、ＳＣ−１洗浄を行う方法が特開平８−３０６７５２で開示されている。しかしこの方法は、シリコン単結晶の成長欠陥の１つであるＣＯＰや酸素析出物を検出する技術を開示したもので、シリコンウェーハの熱処理による金属汚染状況を可視化して定性的に汚染源を特定するようなことはできない。
（５）シリコンウェーハに水素中熱処理を施し、更に１０数時間を超えるようなデバイス工程を経た後であれば金属汚染の有無を確認することができるが、評価のタイミングとして極めて遅いものとなり、実用的な評価方法とはいえない。
【０００５】
本発明は上記従来の問題点に着目してなされたもので、熱処理を施したシリコンウェーハに対する金属汚染の有無の評価及びシリコンウェーハに金属汚染をもたらす熱処理用ボート、チューブに対する金属汚染の有無の評価を的確、迅速に行うことができるシリコンウェーハの評価方法及び熱処理に使用するボート、チューブの評価方法を提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係るシリコンウェーハの評価方法は、シリコンウェーハに熱処理を施し、前記シリコンウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、純水によるリンスの後、ＳＣ−１洗浄液に浸漬し、更に純水リンス及び乾燥の後、前記シリコンウェーハ表面のエッチピットを光学的方法によって検出し、この検出結果に基づいてシリコンウェーハの金属汚染の有無を評価することを特徴とする。シリコンウェーハに熱処理を施すことにより、表層近傍は無欠陥状態となる。このようなウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、更にＳＣ−１洗浄液に浸漬することによって生じたエッチピットは、熱処理時に受けた金属汚染によるものに限定される。ウェーハ表面の汚染金属部はフッ化水素酸により溶解してピットとなり、このピットはＳＣ−１洗浄液により拡大されるため、光学的方法による検出が容易になる。
【０００７】
上記シリコンウェーハの評価方法において、フッ化水素酸の濃度が０.１〜５０wt％であり、シリコンウェーハの浸漬時間が１秒〜１０時間であることを特徴とする。フッ化水素酸の濃度とウェーハ浸漬時間とは互いに反比例する関係にあり、前記濃度及び浸漬時間を前記の範囲内で適宜設定すればよい。
【０００８】
また、本発明に係るシリコンウェーハの評価方法において、ウェーハ表面のエッチピットを検出する光学的方法が、光学式パーティクル測定器による方法であり、シリコンウェーハの全面にわたってエッチピットの密度分布を測定可能とする測定方法であることを特徴とする。フッ化水素酸への浸漬によってシリコンウェーハの金属汚染部が溶解してピットとなり、ＳＣ−１洗浄液への浸漬によって拡大された前記ピットは、光学式パーティクル測定器により明確に検出することができる。
【０００９】
更に、本発明に係る熱処理用ボート、チューブの評価方法は、上記評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、高密度のエッチピットの分布パターンにより、金属汚染が熱処理用ボートによるものか、熱処理用チューブによるものか、もしくは前記両者によるものかを判定することを特徴とする。熱処理を施したシリコンウェーハの金属汚染原因は、主として熱処理に使用した熱処理用ボート、熱処理用チューブのいずれかまたは前記両者によるものである。そして、フッ化水素酸及びＳＣ−１洗浄液によるエッチングによりウェーハ表面に現れた高密度エッチピットの分布パターンにより、汚染源を特定することができる。
【００１０】
本発明に係る熱処理用ボートの評価方法は、上記評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、熱処理用ボートとの接触部に高密度のエッチピットが検出された場合には、前記ボートが金属汚染されているものと判定することを特徴とする。熱処理用ボートに装填されたシリコンウェーハは、縁部の複数箇所で前記ボートの溝に接触する。従って、ウェーハ縁部の複数箇所またはそれらのうちの一部の箇所に高密度のエッチピットが独立して検出されれば、金属汚染が熱処理用ボートによるものであると判定してよい。
【００１１】
また、本発明に係る熱処理用チューブの評価方法は、上記評価方法を用いてエッチピットの密度分布を測定したシリコンウェーハにおいて、リング状または円弧状に高密度のエッチピットが検出された場合には、熱処理用チューブが金属汚染されているものと判定することを特徴とする。熱処理用チューブが金属汚染されている場合は、熱処理を施したシリコンウェーハの表面に検出される高密度のエッチピットがリング状または円弧状となる。従って、熱処理用ボートによる金属汚染との識別は容易である。
【００１２】
【発明の実施の形態及び実施例】
次に、本発明に係る水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価方法の実施例について図面を参照して説明する。図１は水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価手順を示す工程図で、各工程の左端に記載した数字は工程番号である。
【００１３】
まず第１工程で、評価対象シリコンウェーハを熱処理用ボートに装填し、このボートを熱処理用チューブ内に設置して所定の条件で水素中熱処理を行う。第２工程では、熱処理用ボートから取り外した熱処理済みウェーハをフッ化水素酸に浸漬し、ウェーハの表面に存在する不純物等を除去する。フッ化水素酸の濃度は０.１〜５０wt％、浸漬時間は１秒〜１０時間とし、たとえば濃度１０wt％の場合はシリコンウェーハを３０分間浸漬する。次に第３工程に進み、シリコンウェーハを純水でリンスする。その後第４工程で、ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2 ／Ｈ2ＯからなるＳＣ−１洗浄液に浸漬する。ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2 ：Ｈ2Ｏの混合比は１：１〜５：１〜２０とし、温度は１００℃以下、浸漬時間は１秒〜１０時間とする。
【００１４】
次に第５工程に進み、ＳＣ−１洗浄液に浸漬したシリコンウェーハを純水でリンスし、第６工程で乾燥させた後、第７工程で光学式パーティクル測定器によるエッチピット測定を行う。この測定におけるレンジは０.１μｍ以上とし、得られたマップデータ、数値データに基づいて第８工程でシリコンウェーハの評価を行い、第９工程で熱処理用ボート、チューブの評価を行う。
【００１５】
上記水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価手順に基づく実験例について説明する。図２は水素中熱処理に使用する熱処理用ボートの正面図である。熱処理用ボート１は、上下２枚の部材１ａ、１ｂを複数本のサイドバー１ｃ、１ｄ、・・・で連結したもので、シリコン単結晶を用いて製作されている。前記サイドバー１ｃ、１ｄ、・・・の対向位置にはシリコンウェーハ２を挿入するボート溝１ｅが設けられている。これらのボート溝１ｅにシリコンウェーハを挿入して図示しない熱処理用チューブ内に設置し、水素ガス雰囲気中で１２００℃、６０分の水素中熱処理を施した。次に、濃度１０wt％のフッ化水素酸に３０分浸漬し、純水リンス後、ＳＣ−１洗浄液に１０分浸漬した。ＳＣ−１洗浄液の組成比は、ＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2 ：Ｈ2Ｏ＝１：１：５とし、前記フッ化水素酸、ＳＣ−１洗浄液の温度はいずれも室温とした。このウェーハを純水リンス後、乾燥させて光学式パーティクル測定器で観察した。前記観察時の光学式パーティクル測定器の視野は０.１３μｍに設定した。なお、フッ化水素酸、ＳＣ−１洗浄液の組成比、温度ならびに浸漬時間は前記数値に限定されるものではない。
【００１６】
図３及び図４は、上記評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの平面図である。図３（ａ）に示したシリコンウェーハ３には、縁部近傍の３箇所に高密度のエッチピット３ａがそれぞれ独立して発生している。図３（ｂ）に示したシリコンウェーハ４にも（ａ）と同様に縁部近傍の３箇所に高密度のエッチピット４ａが見られる。これらの高密度のエッチピットは、図２に示した熱処理用ボート１のボート溝１ｅと接触していた位置に発生しており、ボート溝１ｅが金属汚染されていることを示している。従って、前記シリコンウェーハ３及び４は金属汚染されたウェーハであると判定した。また、熱処理用ボートについては、前記シリコンウェーハ３、４を装填したボート溝が金属汚染されていると判定した。前記のような高密度のエッチピットが見られないウェーハ及びこれらのウェーハを装填したボート溝については、金属汚染がないと判定した。
【００１７】
図４（ａ）に示したシリコンウェーハ５には高密度のエッチピット５ａによるリング状の模様が形成され、図４（ｂ）に示したシリコンウェーハ６には高密度のエッチピット６ａによるほぼ円弧状の模様が形成されている。前記リング状または円弧状の模様は、水素中熱処理に使用したチューブの金属汚染に起因するシリコンウェーハの金属汚染を示す。従って、前記シリコンウェーハ５、６及び熱処理用チューブは金属汚染されていると評価した。その他のシリコンウェーハには高密度のエッチピットが見当たらないため、金属汚染を受けていないと判定した。なお、１枚の水素中熱処理シリコンウェーハまたは同時に熱処理を行った複数枚の水素中熱処理シリコンウェーハの中に、図３（ａ）または（ｂ）に示した高密度のエッチピットと、図４（ａ）または（ｂ）に示した高密度のエッチピットとが検出された場合は、熱処理用ボート、熱処理用チューブの双方が金属汚染されていることになる。
【００１８】
本発明による評価方法と、ＳＣ−１洗浄液のみに浸漬する従来方法とを比較するため、シリコンウェーハ３、４を装填したボート溝、すなわち、シリコンウェーハが熱処理用ボート１によって金属汚染されたボート溝に新しいシリコンウェーハを装填して水素中熱処理を施し、これらのシリコンウェーハをＳＣ−１洗浄液に浸漬した。浸漬時間は、シリコンウェーハに対する狙いのエッチング代を３００Åとして１時間、同じく狙いのエッチング代を１２００Åとして４時間の２水準とした。これらのシリコンウェーハを純水リンス後、乾燥させて光学式パーティクルカウンタで観察した。前記観察時の光学式パーティクルカウンタの視野は０.１３μｍに設定した。
【００１９】
図５は、上記評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの平面図で、（ａ）は洗浄時間を１時間とした場合、（ｂ）は洗浄時間を４時間とした場合を示す。図５（ａ）、（ｂ）のシリコンウェーハ７、８には、金属汚染のないウェーハと同様に極めて低密度のエッチピットがウェーハの全面にわたって散在しているが、図３に示したようなボート溝との接触部における高密度エッチピットや、図４に示したようなリング状または円弧状の高密度エッチピットは検出できなかった。この実験により、ＳＣ−１洗浄液による洗浄だけでは１〜４時間を費やしても金属汚染の有無を評価することができないことが明確になった。
【００２０】
次に、図３（ｂ）に示したシリコンウェーハ、すなわち熱処理用ボートにより金属汚染されたシリコンウェーハが接触した熱処理用ボートのサイドバーの該当部分を切り取り、２次イオン質量分析計で分析した。その結果の一例を図６に示す。同図によれば、汚染金属はＦｅとＣｕで、濃度はほぼ同じであり、汚染深さはウェーハ表面から１.０μｍ程度である。
【００２１】
本実施例によれば、従来、１０数時間を超えるような特定のデバイス工程を経た後に発見されていたシリコンウェーハの金属汚染状況を、時間にして１／２０以上早い時期に評価することができるようになった。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリコンウェーハに水素中熱処理を施してウェーハ表層を無欠陥状態にした後、フッ化水素酸とＳＣ−１洗浄液によるエッチングを行い、ウェーハ表面に生じたエッチピットを光学的方法で検出することにしたので、検出された高密度のエッチピットは金属による汚染に限られる。そして、前記エッチピットの分布パターンから汚染源を容易に特定することができる。従って、シリコンウェーハの金属汚染の有無及び熱処理用ボート、チューブに対する金属汚染の有無の評価を的確、迅速に行うことが可能となる。従って、水素中熱処理を施したウェーハからサンプルを抜き取り、本発明の評価方法を適用すれば、デバイス工程前にウェーハの金属汚染状況を把握することができ、熱処理ロットごとの良否判定が可能となるとともに、デバイス工程後の歩留り向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素中熱処理シリコンウェーハ及び熱処理用ボート、チューブの評価手順を示す工程図である。
【図２】熱処理用ボートの正面図である。
【図３】本発明による評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの１例を示す平面図である。
【図４】本発明による評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの他の例を示す平面図である。
【図５】従来技術による評価手順を経て得られた水素中熱処理シリコンウェーハの１例を示す平面図である。
【図６】金属汚染された熱処理用ボートのウェーハ接触部表面近傍の２次イオン質量分析結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  熱処理用ボート
１ｃ，１ｄ  サイドバー
１ｅ  ボート溝
２，３，４，５，６，７，８  シリコンウェーハ
３ａ，４ａ，５ａ，６ａ  エッチピット
【図１】
0003917245.tif 000002
【図２】
0003917245.tif 000003
【図３】
0003917245.tif 000004
【図４】
0003917245.tif 000005
【図５】
0003917245.tif 000006
【図６】
0003917245.tif 000007