JP2000208578A

JP2000208578A - シリコンウェ―ハの評価方法及びシリコンウェ―ハ

Info

Publication number: JP2000208578A
Application number: JP11006527A
Authority: JP
Inventors: Isao Uchiyama; 勇雄内山; Takeshi Kobayashi; 武史小林; Hiroyuki Takamatsu; 広行高松
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd; Naoetsu Electronics Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd; Naoetsu Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-07-28
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: JP3717691B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のウェーハ評価方法では十分な評価を行う
ことができなかった、ウェーハ表面品質、特にウェーハ
表面の微小な欠陥を精度良く評価方法を提供すると共
に、この評価法により、今まで確認できなかった汚染や
欠陥レベルまで確認されたウェーハ、特にデバイス特性
が劣化しないシリコンウェーハを提供する。【解決手段】アンモニア、過酸化水素、水よりなる処理
液を用いてシリコンウェーハ表面に長時間のエッチング
処理を施し、該シリコンウェーハ表面に形成されたＬＰ
Ｄの個数を調べることによりシリコンウェーハの評価を
行う方法であり、該処理液中のアンモニアの濃度を過酸
化水素の濃度よりも高濃度とするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
（以下単にウェーハということがある）の表面品質、特
に微小な欠陥を精度良く評価することのできるシリコン
の評価方法及び欠陥の少ないウェーハに関する。

【０００２】

【関連技術】一般にシリコンウェーハの製造方法は、チ
ョクラルスキー法（ＣＺ法）やフローティングゾーン法
（ＦＺ法）等の引き上げ法により単結晶インゴットを製
造する単結晶製造プロセスと、引き上げた単結晶をスラ
イスし、そのウェーハをラッピング、エッチング、研
削、研磨等を行い、そのウェーハの厚さ、表面を鏡面化
し、さらにその表面を洗浄する加工プロセスがある。

【０００３】また、鏡面研磨したウェーハは更にエピタ
キシャル成長を行うプロセスもある。これらのプロセス
で製造されたウェーハは更にデバイス製造プロセスで処
理され、メモリーやＩＣ等が製造される。

【０００４】このデバイスを形成する前のシリコンウェ
ーハの品質として、高平坦度、低欠陥が要求されてい
る。特にウェーハ表面又は表面近傍において、欠陥が少
ない事、無機物や有機物の不純物が低い事、パーティク
ルが少ない事などが望まれる。

【０００５】このようなウェーハ表面又は表面近傍にお
いて欠陥が少ないウェーハとして、例えば、特開平４−
４２８９３号公報には、シリコンウェーハ表面にエッチ
ピットが存在しないウェーハの記載がある。これは、Ｃ
Ｚ法で製造された結晶起因の欠陥（ＣＯＰ：Crystal Or
iginated Particlesとよばれている欠陥）がないウェー
ハについての記載であり、エッチピットの有無の確認と
してアンモニア系の洗浄液でエッチピットを形成し、パ
ーティクルカウンターでエッチピットの個数を評価して
いる。

【０００６】同様に特開平３−２４６９３８号公報に
は、アンモニア系洗浄液でシリコンウェーハの表面を洗
浄し、特定の大きさの微小ピットを形成したウェーハの
記載がある。これは、ウェーハ表面の近傍の積層欠陥
（ＯＳＦ）等とは異なる微小欠陥を除去し、シリコンウ
ェーハ表面近傍にはＯＳＦ等とは異なる微小欠陥が存在
しないウェーハである。ウェーハ表面にある微小ピット
の大きさは０．５〜０．０５μｍとの記載がある。ここ
ではアンモニア系洗浄液を用い、従来の洗浄よりも高い
９０℃以上の温度で２０〜６０分の洗浄を行うことによ
り微小欠陥を除去している。

【０００７】この様にウェーハ表面又は表面近傍におい
て欠陥が少ないかどうかの評価についてアンモニア系洗
浄液を用いて評価することが多く、他にもアンモニア系
洗浄液を用いた評価方法として、特開平３−２７６７２
２号公報には、エピタキシャルウェーハを標準試料とし
て、ウェーハ表面のパーティクルを測定することが記載
されている。また、特開平３−２３３９５５号公報で
は、微小ピットを検出する方法が記載されている。

【０００８】これらの評価方法として用いられているア
ンモニア系洗浄液（ＳＣ−１洗浄と呼ばれる洗浄の組
成）は一般に有機物や異物を除去するためのものであ
り、通常約３０重量％のアンモニア水：約３０重量％の
過酸化水素水：水をおよそ１：１：５の容量比で混合し
たものが用いられ、上記の評価方法としてもこの組成が
用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアンモニア系洗浄液を用いたウェーハの評価や、従
来から一般的に行われているウェーハ表面の検査、例え
ば化学分析法でウェーハ表面の不純物を分析する方法や
外観検査によりウェーハの表面のキズを検査する方法
で、特に問題がないウェーハであっても、デバイス特性
が劣化するという問題が生じていた。例えば特開平４−
４２８９３号公報の実施例にあるようなエッチピットが
存在しないウェーハでも電気的特性等で不良となること
があった。

【００１０】この様に上記した各種の従来の評価方法で
は、ウェーハ表面品質の評価としては不十分で、これら
の評価方法で確認されたウェーハ表面品質ではこれから
のデバイス原料としては問題がある。

【００１１】特開平４−４２８９３号公報に記載されて
いるエッチピットの評価用薬液はアンモニア系の洗浄液
で、その組成は（ＮＨ₄ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：１：
５）であった。この評価法でエッチピットが存在しなく
ても不良となる原因について詳しく調査した所、従来技
術の実施例にあるようなエッチピットの評価法（ＮＨ ₄
ＯＨ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：１：５）の組成では、結晶
成長時に導入される欠陥（結晶中の微小欠陥：ＣＯＰ）
は検出されるものの、ウェーハ加工中の欠陥（研磨加工
中に導入される潜傷や金属汚染に起因すると思われる欠
陥）の評価までできておらず、その結果不良となったも
のであることがわかった。

【００１２】この様に、ウェーハの評価には結晶成長時
に導入される欠陥以外の加工起因の欠陥も評価できるこ
とが重要である。つまり、従来の技術で用いられている
アンモニア系の洗浄液（１：１：５）では加工起因の欠
陥まで評価できておらず、もっと感度の良い方法が必要
である。

【００１３】本発明者らの検討によれば、ウェーハに欠
陥、特に加工起因の欠陥がある場合、所定のアンモニア
・過酸化水素系の処理液を用い、一定時間処理するとＬ
ＰＤが急激に増加（異常増加）する現象があることがわ
かった。

【００１４】一方、結晶成長時に導入される欠陥は特開
平３−２３３９５５号公報にあるように比較的緩やかな
増加で、その数も少なく明らかに評価されているものが
異なることが予想された。

【００１５】このＬＰＤの異常増加について鋭意調査し
た所、少なくとも金属不純物による影響、また研磨によ
るダメージ、特に潜傷によるものであることが確認でき
た。

【００１６】鏡面研磨されたウェーハのダメージとして
はスクラッチや潜傷が知られている。スクラッチは目視
で判断できる欠陥であるが、潜傷は目視では判断不能で
あり評価も難しい。また金属汚染についてもウェーハ表
面において、電荷の関係等により析出又は析出による微
少な欠陥を生じることがわかった。析出した金属は洗浄
などで除去可能であるが、析出の影響（重金属による影
響）による欠陥は、大変微少であり、評価も難しかっ
た。

【００１７】本発明では、この異常増加を検出すること
により上記のようなウェーハの微小欠陥、特に加工プロ
セス起因の欠陥を評価しようとするものである。

【００１８】つまり、本発明は、従来のウェーハ評価方
法では十分な評価を行うことができなかった、ウェーハ
表面品質、特にウェーハ表面の微小な欠陥を精度良く評
価する方法を提供すると共に、この評価法により、今ま
で確認できなかった汚染や欠陥レベルまで確認されたウ
ェーハ、特にデバイス特性が劣化しないシリコンウェー
ハを提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明のシリコンウェーハの評価方法は、アン
モニア、過酸化水素、水よりなる処理液を用いてシリコ
ンウェーハ表面に長時間のエッチング処理を施し、該シ
リコンウェーハ表面に形成されたＬＰＤの個数を調べる
ことによりシリコンウェーハの評価を行う方法であり、
該処理液中のアンモニアの濃度を過酸化水素の濃度より
も高濃度としたことを特徴とする。

【００２０】特に精度良く測定するにはアンモニア系処
理液の組成、エッチング速度が大きく影響することがわ
かった。

【００２１】つまり、上記処理液のウェーハに対するエ
ッチング速度が１．０〜４．０nm/minであるのが好適で
ある。例えば該処理液中のアンモニア濃度を０．３〜
３．０重量％、過酸化水素濃度０．１５〜０．６重量％
とし、アンモニア濃度を過酸化水素濃度の２倍以上、好
ましくは２〜５倍程度とすればよく、特にアンモニア濃
度３．０重量％、過酸化水素濃度０．６重量％の組成が
好ましい。

【００２２】前記エッチング処理の時間としては、３０
分以上が用いられるが、特に３０分〜４５分程度が好ま
しい。

【００２３】本発明方法によって、シリコンウェーハの
表面品質を高感度に測定するには、はじめにシリコンウ
ェーハ表面の酸化膜を除去することが好ましい。酸化膜
が付いていると、アンモニア、過酸化水素、水よりなる
処理液のエッチング速度が遅くなり、シリコンウェーハ
に存在する欠陥自体をエッチングするまでに時間的なズ
レが起こり、正確な評価ができない。

【００２４】シリコンウェーハ表面の酸化膜を除去する
のは、その後の処理液でのエッチング速度を安定させる
ためである。エッチング速度を安定化させないと、検出
される欠陥のバラツキが大きくなり好ましくない。

【００２５】シリコンウェーハ表面の酸化膜を除去する
方法は、金属汚染のされていない高純度のＨＦ溶液で行
なってもよく、また金属汚染のない研磨等で除去するこ
ともできる。

【００２６】このように、シリコンウェーハ表面の酸化
膜を除去した後、特定の組成のアンモニア、過酸化水
素、水よりなる処理液を用いて、シリコンウェーハの表
面を一定時間処理し、ウェーハ表面の微小欠陥を検出す
れば、より精度の高いシリコンウェーハの表面品質の評
価を行うことができる。

【００２７】該処理液を用い処理する時間は、デバイス
プロセスで問題とならないウェーハ（良品）について、
ピットがパーティクルカウンターで検出できる程度の時
間で設定することが特に好ましい。微小な欠陥や汚染が
ある場合、この時間に設定しておけば、ＬＰＤ（Light
Point Defect）の増加が見られ異常等を判断できる。つ
まり、微小な欠陥、及び工程内での汚染、また加工起因
の欠陥等がある場合、この良品のウェーハで設定した処
理時間、アンモニア、過酸化水素、水系の処理液を用い
て処理するとＬＰＤのレベルは高くなる。

【００２８】本発明の究極の目的は、デバイスプロセス
で問題とならないウェーハを製造する点にある。上記し
たように、シリコンウェーハの高感度の評価方法が行え
るようになったことから、細かな欠陥の評価、及び望ま
れるウェーハの品質を判断できるようになり、欠陥密度
をおさえたウェーハを製造することができる。

【００２９】本発明の処理液は、加工起因の微小欠陥が
ある場合に特にＬＰＤの異常増加を起こさせるものであ
り、この異常増加がない時には微小欠陥の大変少ないウ
ェーハであり、半導体素子の性能、歩留まりに好ましい
ウェーハとなる。特開平３−２４６９３８号公報のよう
にアンモニア系洗浄液で欠陥を除去、また特定の大きさ
の微小ピットを形成するものではない。具体的には本評
価法で評価した時のＬＰＤの数を５個／cm²以下になる
ウェーハを製造すればよいことがわかった。

【００３０】つまり、本発明のシリコンウェーハは、上
記した評価方法により評価した時に観察される０．１１
μｍ以上のＬＰＤの個数が５個／cm²以下であることを
特徴とする。上記した処理液で一定時間処理した時、ウ
ェーハ表面の欠陥個数、特に０．１１μｍ以上のＬＰＤ
の数が５個／cm²以下であれば、表面無欠陥ウェーハで
あり、デバイスプロセスで問題とならないウェーハとい
えるものである。

【００３１】本発明の評価方法により評価した時に観察
されるＬＰＤの個数が５個／cm²以下であるシリコンウ
ェーハであると、非常に欠陥の少ない良好なウェーハで
あり、デバイスプロセス等での歩留まりが良くなる。

【００３２】特にアンモニア濃度３．０重量％、過酸化
水素濃度０．６重量％である処理液を用い、４５分間エ
ッチングした時のＬＰＤの個数で限定すると良品が明確
になり、このＬＰＤの個数が５個／cm²以下であるシリ
コンウェーハであれば特に好ましい。

【００３３】究極的には、エッチング時間が長くてもＬ
ＰＤの個数が増加せず、個数も少ないシリコンウェーハ
が好ましい。

【００３４】本発明に係るシリコンウェーハの評価方法
においては、ウェーハ表面の酸化膜を除去した後、特定
の組成のアンモニア、過酸化水素、水の処理液がシリコ
ンウェーハ表面の微小欠陥を選択的にエッチングする作
用を有することから、まず一定時間の洗浄によりシリコ
ンウェーハ表面に微小欠陥をピットとして成長させる。

【００３５】そして、この成長したピットをパーティク
ルカウンターで測定し、ウェーハ表面の欠陥数、特にＬ
ＰＤの数を求めるものである。

【００３６】この時、本願出願人が既に提案した特願平
９−３００２１１号に記載したように自然酸化膜が形成
されていない状態での金属の汚染を判定するのみではな
く、インゴット製造時に入る結晶欠陥、加工プロセス中
での汚染又は汚染以外の欠陥導入を評価できる条件に設
定し、管理することが重要である。

【００３７】本発明のシリコンウェーハの評価方法によ
りデバイスプロセスで用いられるウェーハとして最適な
ウェーハを製造することが可能となる。

【００３８】

【実施例】以下に本発明を実施例をあげて説明するが、
これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈
されるべきものでないことはいうまでもない。まず、本
発明の評価方法を確立するため比較実験例１及び２を行
った。

【００３９】（比較実験例１）従来の評価方法及びウェ
ーハの問題点を確認するために、先ず、一般的に行われ
ているＲＣＡ（ＳＣ−１，ＳＣ−２）洗浄でウェーハを
洗浄した時のウェーハの品質を確認した。ここでＲＣＡ
洗浄とは、アンモニア過水（ＳＣ−１：アンモニア−過
酸化水素−水）による有機物の除去、フッ酸水溶液によ
る酸化膜の除去及び塩酸過水（ＳＣ−２：塩酸−過酸化
水素−水）による表面金属不純物の除去を目的として行
われる洗浄法である。

【００４０】Ｃｕ汚染したＨＦ中に浸漬したウェーハの
表面のＣｕ濃度と酸化膜耐圧との関係調査を行った。

【００４１】ウェーハは、Ｐ型基板に３μｍのエピタキ
シャル層を積んだ８インチのエピウェーハを使用した。

【００４２】尚、本実施例では、Ｃｕ汚染の影響を特に
確認したいことから、特にＣＯＰや研磨による欠陥の少
ないエピタキシャルウェーハを用いた。但し、本発明で
は評価するウェーハを規定するものではなく、エピタキ
シャルウェーハ自身またはＦＺ法及びＣＺ法により製造
したウェーハ自身を評価し、その品質、特に加工起因の
欠陥がないかを評価し、ウェーハを規定するものであ
る。

【００４３】このウェーハを故意にＣｕ汚染したＨＦ溶
液（Ｃｕ濃度０、１０、５０、５００ｐｐｂ）に５分間
浸漬した。

【００４４】これは、ＨＦ溶液に関する工程中の汚染
が、ウェーハの品質に大きく影響することが知られてい
るためである。

【００４５】今回の実験では、ウェーハを製造後、Ｃｕ
の汚染を行っている。

【００４６】ＨＦ溶液中でＣｕ汚染後、ウェーハの洗浄
は、一般的に知られているＲＣＡ洗浄で行った。具体的
には純水でリンスし、ＳＣ−１（アンモニア濃度３．０
重量％、過酸化水素濃度３．０重量％で７０℃、１０
分）、純水リンス、ＳＣ−２（塩酸濃度３．０重量％、
過酸化水素濃度３．０重量％で８０℃、１０分）、純水
リンス、乾燥を行った。これは、ウェーハを清浄化する
為の洗浄条件である。

【００４７】洗浄を行った後、一般的な評価方法である
ＨＣｌ／Ｈ₂Ｏ₂回収液を用いた高感度原子吸光分析に
よってウェーハ表面のＣｕ濃度を測定した。

【００４８】測定したＣｕ濃度の結果を図１に示す。汚
染したＣｕ濃度に関わらず、洗浄後の表面のＣｕ濃度は
すべて検出下限以下（ＮＤ）となった。なお、検出下限
値は７．１×１０⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²である。この状
態では、ウェーハの品質上、問題ないと判断されてしま
う。図１の縦軸において、１．００Ｅ＋０７〜１．００
Ｅ＋１２と表記されているが、これらはそれぞれ１．０
０×１０⁷〜１．００×１０¹²を意味する。

【００４９】同じウェーハについて酸化膜耐圧測定を行
った。酸化膜耐圧はＴＺＤＢ(TimeZero Dielectric Bre
ak down) のＣモード収率（絶縁破壊電界８ＭＶ／cm以
上）の良品率で評価した。

【００５０】酸化膜耐圧測定の結果を図２に示す。酸化
膜耐圧は10ppb の汚染でも著しく低下した。この結果か
ら従来の化学分析ではウェーハ表面のＣｕ濃度を評価し
ても、デバイスの原料としてのシリコンウェーハ品質を
正確に評価できないことがわかる。

【００５１】このウェーハを特に特別な処理もなくパー
ティクルカウンター（日立電子エンジニアリング社製Ｌ
Ｓ―６０００）でＬＰＤ数の測定をした。

【００５２】測定条件は、０．１１μｍ以上のパーティ
クルを検出し、ＬＰＤ数を評価した。

【００５３】ＬＰＤの測定結果を図３に示す。洗浄後の
ＬＰＤ数は、Ｃｕ汚染濃度が１０〜５００ｐｐｂであっ
ても、特に大きな違いは認められなかった。

【００５４】（比較実験例２）次に、比較実験例１と同
様にＣｕ汚染したウェーハについて、特願平９−３００
２１１号に記載したと同様に、アンモニア、過酸化水
素、水よりなる処理液により、長時間エッチングするこ
とによりＬＰＤ増加量を調査した。

【００５５】エッチング条件は次の通りである。処理液
としては、市販のアンモニア水、過酸化水素水、純水を
混合した、アンモニア濃度３．０重量％、過酸化水素濃
度３．０重量％のものを使用した。エッチング時間は６
０分で２０分毎にＬＰＤ数の測定を行った。エッチング
時間はウェーハに対するトータルの処理時間が重要であ
り、例えば、３分の繰り返しを２０回行っても同じであ
る。

【００５６】上記条件で処理後、ＬＰＤ測定を行ったと
ころ、Ｃｕ汚染濃度が０、１０、５０ｐｐｂの場合には
ＬＰＤの増加現象は見られなかったのに対し、Ｃｕ汚染
濃度５００ｐｐｂではＬＰＤが急激に増加する現象が認
められた（図４）。

【００５７】この増加したＬＰＤをＡＦＭ（セイコーイ
ンスツルメント社製ＳＰＡ３６０）で測定したところ、
微小なピットであることが分かった。

【００５８】ＡＦＭ(Atomic Force Microscope) は原子
間力顕微鏡であり微小なピットを観察することができ
る。

【００５９】この結果はＣｕを故意汚染したＨＦ溶液中
にウェーハを浸漬するとウェーハ表面に微小な欠陥が形
成され、アンモニア、過酸化水素、水系の溶液による長
時間処理を行うとそのエッチング力のため、微小欠陥が
パーティクルカウンターで測定できるくらいのピットに
なったと考えられる。

【００６０】そしてＣｕを故意汚染したＨＦにウェーハ
を浸漬するとできるウェーハ表面の微小な欠陥が原因で
酸化膜耐圧が著しく劣化したと考えられる。

【００６１】このような、金属汚染による履歴を調査す
る方法は、特願平９−３００２１１号に記載した方法に
よって確認できることは分かっているものの、汚染の有
無を確認するという目的に限られるものである。また、
今回の実験では５００ｐｐｂ未満のもので汚染したもの
については評価できていない。

【００６２】ここで、特願平９−３００２１１号の実施
例１の場合には１ｐｐｂの汚染でも違いが観察されてい
るにもかかわらず、本実験例では５００ｐｐｂでしか観
察できなかった理由は、特願平９−３００２１１号の実
施例１の場合には、Ｃｕ汚染溶液への浸漬時間が３０分
と長かったが、本実験では５分と短かったために、ウェ
ーハ内部への汚染量に差がでたためだと思われる。

【００６３】つまり、本実験例では５００ｐｐｂ未満の
Ｃｕ汚染では、ウェーハ内部は、それほど汚染されてい
なかった可能性もある。

【００６４】従って、工程内の汚染を確認しても、ウェ
ーハ内部への汚染のされやすい工程、されにくい工程が
あり、どのような工程で入った欠陥や汚染でも評価でき
ることが重要である。例えば、今回の汚染の手法で汚染
の少ない溶液に短時間浸漬したようなウェーハでも正確
に評価し、ウェーハ自体の特性を正確に把握することが
重要である。

【００６５】金属汚染以外の欠陥としては、単結晶製造
時に入る欠陥、加工工程で入る欠陥、研磨ダメージ等が
考えられる。

【００６６】本発明では、アンモニア、過酸化水素、水
系の処理液でウェーハへの汚染はもとより、汚染以外の
欠陥の存在等をもっと敏感に検出し、デバイス工程にお
いて最適なシリコンウェーハを製造できないか更に詳し
く検討した。

【００６７】（実施例１〜４及び比較例１〜３：処理液
の検討）比較実験例２ではＣｕ５００ｐｐｍの汚染の場
合のみ、ＬＰＤの異常増加が認められた。しかし、酸化
膜耐圧の結果などから５００ｐｐｂ未満のＣｕ汚染でも
欠陥は形成されている可能性が十分にある。しかし、比
較実験例２で用いた処理液の組成では欠陥が検出できな
かった。

【００６８】そこで、５ｐｐｂのＣｕ汚染をしたＨＦ溶
液に浸漬したウェーハを様々の組成の処理液で処理を行
い、パーティクルカウンターでＬＰＤの増加を調査し
た。

【００６９】本発明の処理を行なう前にウェーハの洗浄
を行っている。洗浄は一般的なＲＣＡ洗浄である。

【００７０】ちなみに、高感度原子吸光分析による観察
ではＣｕは検出されていない。また、該処理液で処理す
る前に、高純度の１％フッ酸でウェーハ表面の酸化膜を
除去している。

【００７１】これらのウェーハを表１に示した種々の組
成で、長時間の処理を行った。組成は、アンモニア、過
酸化水素、水からなる処理液で、その濃度がそれぞれ組
成ａ（比較例１）、組成ｂ（比較例２）、組成ｃ（比較
例３）、組成ｄ（実施例１）、組成ｅ（実施例２）、組
成ｆ（実施例３）、組成ｇ（実施例４）で行った。各組
成の処理液のエッチング速度をあわせて表１に示した。

【００７２】

【表１】

【００７３】比較例１〜３は過酸化水素の割合を多く、
又は同じにした処理液であり、実施例１〜４は、アンモ
ニアの割合を多くした処理液である。これらの処理液は
市販のアンモニア水、過酸化水素水と純水を混合して調
整した。

【００７４】ＬＰＤを観察する前に、ウェーハ表面の状
態を確認した。これは、汚染されにくい工程や微小な欠
陥を評価するためには、エッチング量は多くすることが
好ましい。しかし、エッチング量が多くなると観察面の
表面の粗さ（ヘイズ）が大きくなり、パーティクルカウ
ンターで正確にＬＰＤ数を測定することができなくなる
のでヘイズの管理も重要である。また、処理時間も重要
な因子であり、なるべく短く処理することが重要であ
る。

【００７５】図５に表面の粗さ（ヘイズ）と処理時間の
関係を示す。ヘイズはパーティクルカウンター（日立電
子エンジニアリング社製ＬＳ−６０００）のヘイズモー
ドで測定した。

【００７６】この図からわかるように、組成ａ（比較例
１）や、組成ｂ（比較例２）では長時間の処理を行って
も、ヘイズが小さく好ましいが、本評価装置においては
通常ヘイズは５００ｂｉｔ程度まで、ＬＰＤ数の測定に
は影響しないことがわかっている。

【００７７】組成ｄ（実験例１）では７５分程度の処理
時間、組成ｅ（実施例２）では４０分、組成ｆ（実施例
３）では３０分、組成ｇ（実施例４）では１０分程度ま
で安定して表面を観察できることがわかる。

【００７８】ただし、これ以上の時間で測定できなくな
るというものではなく、精度良く評価するには上記のよ
うな処理時間が好ましい。また、アンモニア濃度が高い
方が、エッチング速度も速い。

【００７９】上記処理液を用い、１５分おきに繰り返し
処理し、ＬＰＤの数を観察した。

【００８０】比較例１〜３及び実施例１〜４についての
結果を図６に示す。この結果からウェーハ表面の微小欠
陥の検出には、比較例１、２においては汚染の状況を判
明するのに時間がかかることがわかる。それに対して、
アンモニア濃度と過酸化水素濃度の割合が全体的に少な
く（水の割合を多く）し、アンモニア濃度が過酸化水素
濃度より高い処理液（組成ｄ，ｅ，ｆ）では３０分程度
から異常が観察できる。微小欠陥の検出（ＬＰＤの異常
増加の検出）にはエッチング速度が１．５〜４nm/min程
度が好ましい。なお、組成ｇでは短時間でヘイズレベル
が悪化してしまうため、あまり好ましくない。

【００８１】尚、従来技術の中には、アンモニア、過酸
化水素濃度を薄くした洗浄液について記載されたもの
（例えば、特開平３−２５４１２５号公報）もあるが、
これは洗浄を目的としているものであり、欠陥を評価す
るためのものではない。洗浄を目的とする場合、アンモ
ニア水と過酸化水素水の体積比を一定に保ったまま希釈
することに意味があり、実施例ではアンモニア水、過酸
化水素水の同一の比率で混合されている。また、洗浄を
目的とした場合、アンモニアの比率を下げた方がパーデ
ィクルを除去できることが知られている。

【００８２】一方、本発明では、アンモニア濃度を過酸
化水素濃度より濃くすることにより、積極的に欠陥を評
価できる組成としている。

【００８３】ウェーハの評価は迅速にできることが好ま
しいことから、微小欠陥に対する選択性の強い処理液を
用い、正確及び迅速に行えることが重要である。すなわ
ち、ウェーハを評価するためには本発明方法のようなア
ンモニア濃度の割合が多い処理液を用いることが有効で
あるといえる。

【００８４】特にアンモニア濃度が０．３〜３．０重量
％、過酸化水素濃度が０．１５〜０．６重量％であり、
アンモニア濃度が過酸化水素濃度の２〜５倍程度が好ま
しい。

【００８５】処理時間は、３０分以上で長時間処理を行
なえば異常が明白になるので、長ければ長いほど好まし
い。しかし、ウェーハ表面のヘイズ等を考慮すると３０
分から４５分程度が適当である。

【００８６】（実施例５：加工起因（研磨ダメージ）に
より発生した微小欠陥の評価）上記実施例ではＣｕ汚染
されたＨＦ液にウェーハを浸漬した場合に形成される微
小欠陥の検出について述べたが、研磨工程の研磨ダメー
ジによる微小な欠陥がウェーハ表面に形成される可能性
があるので、この研磨工程で形成された微小欠陥の検出
にも本発明方法により確認できるか実験を行った。

【００８７】研磨工程で故意に研磨ダメージを与えるた
めに研磨剤に微小な異物を添加し、この研磨剤を用いて
研磨を行った。リファレンスとして異物を添加しない工
程のウェーハも評価した。ウェーハはＣＺ法で製造され
たものを用いた。

【００８８】研磨直後は酸化膜は形成されていないこと
から、一般的なＲＣＡ洗浄後に直ちに本発明の処理液で
評価した。

【００８９】処理液にはアンモニア濃度０．３重量％、
過酸化水素濃度０．１５重量％のものを使用した。処理
時間は３０分〜４５分であった。

【００９０】実験結果は次の通りであった。故意に研磨
剤に異物を添加しない場合には、ＬＰＤの増加は認めら
れないが、異物を添加した研磨剤で研磨を行なうことに
よりＬＰＤは３０分の時点で１１個／cm²、その後４５
分で２８個／cm²と著しく増加した。

【００９１】また、その表面をＡＦＭ観察した結果、ピ
ットになっていることが確認された。このように本発明
の組成の処理液では研磨工程で生じたウェーハ表面の微
小欠陥の検出にも優れていることがわかる。

【００９２】（実施例６）本来の目的は、デバイスプロ
セスで問題とならないウェーハを製造することが重要で
ある。デバイスで問題とならないウェーハがこの評価法
ではどのように評価されるか観察した。

【００９３】ウェーハの製造工程として結晶起因の欠陥
や加工起因の欠陥を少なく、例えば金属汚染のない工程
により研磨し、その後、研磨による潜傷を除去できれば
好ましいウェーハが製造できることがわかった。

【００９４】また、本発明の評価法により、ウェーハの
状態（特に加工起因の汚染や潜傷に対する評価）を正確
に把握できるようになり、製造法についても改善するこ
とができ欠陥の少ないウェーハが製造することができ
た。

【００９５】具体的には、結晶起因の欠陥は、特開平４
−４２８９３号公報に知られているようにＣＺ法により
引き上げられたシリコン単結晶を１２００℃〜８００℃
に冷却されるまでの間、その冷却速度を十分に遅くする
ことなどで少なくすることができる。また、ＦＺ法やエ
ピタキシャル成長により製造された結晶では、もともと
このようなＣＯＰ欠陥は殆どない。そこで、ＣＯＰが殆
どないインゴットを選別し、その後ウェーハ加工を行
う。

【００９６】ここで、結晶欠陥を十分に少なくすること
は重要なことではあるが、最終ウェーハの品質は研磨加
工に導入される欠陥に特に注意する必要がある。特に欠
陥として検出されずらい金属汚染や研磨による潜傷に注
意すればよい。

【００９７】そこでウェーハ加工の工程では、各工程で
の金属不純物の管理を十分行うことも重要であり、また
洗浄により十分に金属不純物を除去する必要がある。更
に積極的に金属汚染や研磨時のダメージ（潜傷）を除去
する必要がある。

【００９８】具体的には、研磨剤としてモノアミンとキ
レート剤を添加し、研磨中にも汚染が起こらないように
製造する。

【００９９】また、これらの研磨によって生じた潜傷を
除去する工程をいれることによって、欠陥のない理想的
なウェーハが製造できる。潜傷を除去する方法として鏡
面研磨加工についで洗浄した後に酸素雰囲気中８００℃
で２０分の熱処理を実施した。このような方法により結
晶起因の欠陥も加工起因の欠陥も大変少ないウェーハが
製造できる。

【０１００】潜傷を積極的に除去するには鏡面研磨加工
についで洗浄した後、窒素、アルゴン等の不活性ガス又
は酸素雰囲気中でウェーハを４００℃〜１２００℃で１
〜３０分間熱処理するとよい。特に６００℃〜７００℃
で５分間程度行うとよい。

【０１０１】このウェーハをアンモニア濃度３．０重量
％、過酸化水素濃度０．６重量％である処理液を用い、
４５分間処理する本発明方法により評価すると、図７に
示すようにＬＰＤの欠陥はほとんど観察されず、３０分
や４５分程度の処理を行っても欠陥個数が５個／cm²以
下である。さらに長時間行ってもＬＰＤの増加は小さ
い。

【０１０２】究極的には、エッチング時間が長くてもＬ
ＰＤの個数が少ないシリコンウェーハが好ましいことが
予測される。つまり、デバイス工程で用いるウェーハは
このような欠陥レベルの表面無欠陥ウェーハであればよ
い。デバイスプロセス等での歩留まりが良くなる。

【０１０３】しかし、本実施例のように、特定の組成の
処理液、処理時間に固定し、ＬＰＤの個数を限定しても
十分に好ましいウェーハが製造できる。つまり、アンモ
ニア濃度３．０重量％、過酸化水素濃度０．６重量％で
ある処理液を用い、４５分間エッチングした時のＬＰＤ
の個数で限定しても良品が明確になり、このＬＰＤの個
数が５個／cm²以下であるシリコンウェーハであれば特
に好ましいことがわかった。処理液の濃度はこれに限定
せず、アンモニア０．３重量％、過酸化水素濃度０．１
５重量％である処理液でＬＰＤの個数を限定してもよ
い。

【０１０４】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明方法によれ
ば、従来のウェーハ評価方法では十分な評価を行うこと
ができなかった、ウェーハ品質、特にウェーハ表面の微
小な欠陥を精度良く評価できるという効果が達成され
る。本発明のシリコンウェーハは、今まで確認できなか
ったウェーハ表面及び内部の汚染や欠陥レベルまで確認
されており、特にデバイス特性が劣化しないという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】比較実験例１におけるＣｕ汚染濃度とウェー
ハ表面Ｃｕ濃度の関係を示すグラフである。

【図２】比較実験例１におけるＣｕ汚染濃度と酸化膜
耐圧の関係を示すグラフである。

【図３】比較実験例１におけるＣｕ汚染濃度とＬＰＤ
個数の関係を示すグラフである。

【図４】比較実験例２における処理液による処理時間
とＬＰＤ個数の関係を示すグラフである。

【図５】実施例１〜４及び比較例１〜３における処理
液による処理時間とヘイズ平均性の関係を示すグラフで
ある。

【図６】実施例１〜４及び比較例１〜３における処理
液による処理時間とＬＰＤ個数の関係を示すグラフであ
る。

【図７】実施例６における欠陥の少ないウェーハの処
理時間とＬＰＤ個数の関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林武史福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150 信越半導体株式会社半導体白河研究所内 (72)発明者高松広行福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150 信越半導体株式会社半導体白河研究所内Ｆターム(参考） 4M106 AA01 BA12 CB19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア、過酸化水素、水よりなる処
理液を用いてシリコンウェーハ表面に長時間のエッチン
グ処理を施し、該シリコンウェーハ表面に形成されたＬ
ＰＤの個数を調べることによりシリコンウェーハの評価
を行う方法であり、該処理液中のアンモニアの濃度を過
酸化水素の濃度よりも高濃度とした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】前記処理液のエッチング速度が、１．０
〜４．０nm/min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。
【請求項３】前記処理液のアンモニア濃度が、０．３
〜３．０重量％、過酸化水素濃度が０．１５〜０．６重
量％であることを特徴とする請求項１又は２記載のシリ
コンウェーハの評価方法。
【請求項４】前記エッチング処理の時間が３０分以上
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記
載のシリコンウェーハの評価方法。
【請求項５】シリコンウェーハ表面の酸化膜を除去し
た後に実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１項記載のシリコンウェーハの評価方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項記載の評価
方法により評価した時に観察される０．１１μｍ以上の
ＬＰＤの個数が５個／cm²以下であることを特徴とする
シリコンウェーハ。
【請求項７】アンモニア濃度３．０重量％、過酸化水
素濃度０．６重量％である前記処理液を用い、４５分間
エッチングした時の０．１１μｍ以上のＬＰＤの個数が
５個／cm²以下であることを特徴とする請求項６記載の
シリコンウェーハ。