JP3629694B2

JP3629694B2 - シリコンウェーハの評価方法

Info

Publication number: JP3629694B2
Application number: JP05452598A
Authority: JP
Inventors: 正樹真島; 孝雄音川; 聡牛尾
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: JPH11238773A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハの評価方法に関する。より詳しくは、シリコンウェーハの電気特性を劣化させるフローパターン欠陥を検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェーハの電気特性を劣化させるフローパターン欠陥を検出する方法としては、（Ｉ）シリコンウェーハの表面をエッチング液でエッチングする方法や、（ＩＩ）シリコンウェーハにレーザー光を照射する方法などがあった。
【０００３】
（Ｉ）の方法は、例えば特開平４−２８５１００号や特開平４−１９２３４５号に開示されるように、シリコンウェーハを重クロム酸カリウムを含有するセコ（ＳＥＣＣＯ）液に浸漬して結晶成長直後の結晶欠陥部分を選択的にエッチングし、シリコンウェーハの表面に現れた結晶欠陥を検出する方法である。この時、欠陥がさざ波模様で観察されるため、フローパターン欠陥と呼ばれている。また（ＩＩ）の方法は、例えば特開平９−１９９５６１号に開示されるように、赤外散乱トモグラフ法や赤外位相差顕微鏡法等のレーザー光による散乱または位相シフトを利用して非破壊で同じ欠陥を測定する方法である。このような欠陥評価により、電気的特性である酸化膜耐圧の評価を行うことができることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、（Ｉ）の方法では、簡便でウェーハの面内全面を観察できるものの、有害な物質である重クロム酸カリウムを含有する液を使用しなければならないという問題があった。また、（ＩＩ）の方法では、赤外散乱トモグラフ装置や赤外位相差顕微鏡装置を使用しなければならず、簡便性・迅速性に欠け、コスト高で更にウェーハ面内全ての評価ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決しようとするもので、シリコンウェーハの評価を安全、迅速且つ安価に行うことができる方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１記載の発明は、シリコンウェーハを、フッ酸、硝酸、ヨウ素又はヨウ化物及び水を含有するエッチング液に浸漬して結晶欠陥部分を選択的にエッチングし、該シリコンウェーハの表面に現れたフローパターンを検出することを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。
【０００７】
本願の請求項２記載の発明は、請求項１において、エッチング液中のヨウ素又はヨウ化物の含有量が該エッチング液の総液量１リットルに対し０．０３ｇ以上であることを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。
【０００８】
本願の請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２において、エッチング液中のフッ酸、硝酸及び水の容量比が（４００）：（４〜５）：（８０）であることを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。ただし、フッ酸は５０重量％フッ酸、硝酸は６１重量％硝酸の溶液の容量比である。
【０００９】
本願の請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２において、エッチング液がさらに酢酸を含有することを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。
【００１０】
本願の請求項５記載の発明は、請求項４において、エッチング液中のフッ酸、硝酸、酢酸及び水の容量比が（４００）：（４〜５）：（０〜４０）：（８０）であることを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。
【００１１】
本願の請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、前記シリコンウェーハは鏡面研磨後のウェーハであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記載のシリコンウェーハの評価方法。
【００１２】
本願の請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、エッチングによるシリコンウェーハのエッチオフ量が両面で３〜３０μｍであることを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。
【００１３】
本願の請求項８記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、エッチング液の浸漬開始温度を１０〜３０℃でエッチングを行うことを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。
【００１４】
本願の請求項９記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、エッチング液中でシリコンウェーハを撹拌しないで放置してエッチングすることを特徴とするシリコンウェーハの評価方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例の形態の一例を示す。まず、用いるシリコンウェーハの作製方法は、公知のシリコン単結晶基板作製方法で良い。例えば、チョクラルスキー法により引き上げたシリコン単結晶インゴットからスライスしたシリコンウェーハを用いることができる。但し、シリコンウェーハの表面及び表面から深さ数μｍ程度はスライス等による加工歪みが残留していない状態が必要であるため、ケミカルエッチングを経て更に鏡面研磨工程を経たポリッシュドウェーハであることが望ましいが、鏡面研磨工程前のケミカルエッチング後のウェーハであっても良い。
【００１６】
このようにして得られたシリコンウェーハを、フッ酸、硝酸、ヨウ素又はヨウ化物及び水を含有するエッチング液に浸漬して結晶欠陥部分を選択的にエッチングし、該シリコンウェーハの表面に現れた結晶欠陥の密度を測定する。
【００１７】
エッチング液にヨウ素又はヨウ化物を添加するのは、ウェーハ表面に付着するしみ（ステイン膜）の発生を防止するのに効果があるためである。ステイン膜の発生を防止することで、フローパターンを明瞭且つ安定して確認できるとともに、反応開始時間の短縮、エッチング代の均一化につながり、評価精度が向上する。ヨウ素又はヨウ化物を添加しない場合は欠陥の検出が安定せず、本発明は成立しない。ヨウ化物としては例えばヨウ化カリウムなどが挙げられ、水溶液として添加しても良い。ヨウ素又はヨウ化物の添加量は、エッチング液の総液量１リットルに対して０．０３ｇ以上添加するのが望ましい。また、エッチング液中のフッ酸（５０重量％）、硝酸（６１重量％）及び水の容量比は、（４００）：（４〜５）：（８０）であるのが望ましい。このエッチング液にはさらに酢酸（９９．８重量％）を添加しても良く、この場合のフッ酸、硝酸、酢酸及び水の容量比は、（４００）：（４〜５）：（０〜４０）：（８０）であるのが望ましい。
【００１８】
上記エッチング液を用いたエッチングによるシリコンウェーハのエッチオフ量は両面で３０μｍ以下が望ましい。長時間エッチングするとシリコンウェーハの面状態が荒れてしまい、フローパターンの確認が困難となってしまうためである。また、両面で３μｍ以下ではエッチング量が少なく、欠陥が観察されないことがある。また、シリコンウェーハを浸漬するとエッチング液の温度が急激に上昇する。エッチングは５〜８０℃の温度範囲で行うことが可能であるが、安定した反応を得るため均一な取り代を維持するには、浸漬開始温度を１０〜３０℃の範囲で一定とし、浸漬中の温度も一定に保つ（温度の上昇傾向を一定にする、または任意温度にコントロールする）ことが好ましい。このエッチング液にシリコンウェーハを浸漬してエッチングする際には、シリコンウェーハを垂直に立てた状態でなおかつ撹拌しないで放置しておくことが望ましい。このようにすることで、図２に示すようなフローパターンの形が形成される。
【００１９】
上述した工程を実施することにより、従来技術と同様なフローパターン、つまりシリコンウェーハに存在する電気特性を劣化させる欠陥を検出することができる。特に、従来使用していた有害な物質である重クロム酸カリウムを含有する液を使用することもなく、また赤外散乱トモグラフ装置や赤外位相差顕微鏡装置を使用することなしに、簡便且つ迅速に低コストでウェーハ面内全ての評価を行うことができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。シリコンウェーハとして、表に示すような８種類の鏡面研磨工程を経たポリッシュドウェーハを用いた。これらのウェーハは、欠陥密度が異なるように製造されている。これらのサンプルウェーハを２分割又は４分割し、各ウェーハについて１枚ずつ又は２枚ずつを後述の実施例及び比較例の方法に従ってエッチングを行った。
【００２１】
【表１】

【００２２】
（実施例）
５０重量％フッ酸５０００ｍｌ、６１重量％硝酸５０ｍｌ、水１０００ｍｌ及び０．１モル／リットルのヨウ化カリウム水溶液１００ｍｌを全て混合してエッチング液を調製した。液の組成及び温度を安定化させる為、このエッチング液を１日放置した後、浸漬開始温度２３℃にて分割後の各サンプルウェーハを垂直に立てた状態で浸漬し、撹拌しないで５分から６０分放置した。この時の取り代は、両面で約３μｍから４０μｍであった。また、取り代を一定にするため、エッチング液の量、ウェーハの仕込み枚数、浸漬開始温度は、処理バッチ間で一定にした。
【００２３】
（比較例）
実施例において、エッチング液をセコ液（ＨＦ１００ｃｍ^３＋Ｋ_２Ｃｒ_２Ｏ_７（０．１５Ｍ）５０ｃｍ^３の混合比で調製）に替えた以外は同様にしてエッチングを行った。
【００２４】
上記各条件でエッチングを行った各サンプルウェーハについて、形成されたフローパターンを測定してその密度を求めた。フローパターンは、図２に示すように比較例では（ａ）、実施例では（ｂ）のように観察された。比較例では、フローパターン１１の先端にピット１２が見られる。実施例では、ピット１２ははっきりとは観察できないものの、フローパターン１は安定して観察できる。但し、エッチング代３０μｍ以上のものでは面粗れが生じ、観察しにくくなった。また、実施例と比較例ではエッチング速度が異なるため、フローパターン欠陥の数の評価はフローパターンの数をカウントし、エッチング代及びフローパターンを観察したエリアの面積より、単位体積当たりの数（密度）として規格化した。
【００２５】
図１は、各実施例で得られた本発明によるフローパターンの単位体積当たりの密度と各比較例で得られたセコエッチングによるフローパターン欠陥の単位体積当たりの密度との相関を示す。図から分かるように、本発明によるフローパターン密度はセコエッチングによるフローパターン欠陥密度とほぼ１：１の相関関係にあった。したがって、本発明の方法によれば、セコエッチングと同等の結果を得られることが分かった。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明によれば、シリコンウェーハの電気特性を劣化させるフローパターン欠陥について、有害な物質である重クロム酸カリウムを含有するセコ液を使用することもなく、また赤外散乱トモグラフ装置や赤外位相差顕微鏡装置を使用することも無しに簡便且つ低コストでウェーハ面内全面の迅速な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフローパターンの単位体積当たりの密度とセコエッチングによるフローパターン欠陥の単位体積当たりの密度との相関を示すグラフである。
【図２】代表的なフローパターンの形状を示す図であり、（ａ）はセコエッチングによるもの、（ｂ）は本発明によるものである。

Claims

シリコンウェーハを、フッ酸、硝酸、ヨウ素又はヨウ化物及び水を含有するエッチング液に浸漬して結晶欠陥部分を選択的にエッチングし、該シリコンウェーハの表面に現れたフローパターンを検出することを特徴とするシリコンウェーハの評価方法。
前記エッチング液中のヨウ素又はヨウ化物の含有量は、該エッチング液の総液量１リットルに対し０．０３ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載のシリコンウェーハの評価方法。
前記エッチング液中のフッ酸、硝酸及び水の容量比は（４００）：（４〜５）：（８０）であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシリコンウェーハの評価方法。
前記エッチング液はさらに酢酸を含有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシリコンウェーハの評価方法。
前記エッチング液中のフッ酸、硝酸、酢酸及び水の容量比は（４００）：（４〜５）：（０〜４０）：（８０）であることを特徴とする請求項４記載のシリコンウェーハの評価方法。
前記シリコンウェーハは鏡面研磨後のウェーハであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記載のシリコンウェーハの評価方法。
前記エッチングによるシリコンウェーハのエッチオフ量は両面で３〜３０μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか記載のシリコンウェーハの評価方法。
前記エッチング液の浸漬開始温度を１０〜３０℃でエッチングを行うことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか記載のシリコンウェーハの評価方法。
前記エッチング液中でシリコンウェーハを撹拌しないで放置してエッチングすることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか記載のシリコンウェーハの評価方法。