特許 7337911 ウエハーの欠陥領域を評価する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-25

(45)【発行日】2023-09-04

(54)【発明の名称】ウエハーの欠陥領域を評価する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20230828BHJP

   C30B 29/06 20060101ALI20230828BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 N

C30B29/06 B

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021507977

(86)(22)【出願日】2018-12-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-02

(86)【国際出願番号】 KR2018016723

(87)【国際公開番号】W WO2020040364

(87)【国際公開日】2020-02-27

【審査請求日】2021-02-16

(31)【優先権主張番号】10-2018-0096559

(32)【優先日】2018-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】517354250

【氏名又は名称】エスケイ・シルトロン・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】リ，ジェ・ヒョン

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１５４０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０８５３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１８１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｃ３０Ｂ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンプルウエハーを準備する段階と、
７００℃～８００℃の温度で前記サンプルウエハーに１次酸化膜を形成する段階と、
８００℃～１０００℃の温度で前記１次酸化膜上に２次酸化膜を形成する段階と、
１０００℃～１１００℃の温度で前記２次酸化膜上に３次酸化膜を形成する段階と、
１１００℃～１２００℃の温度で前記３次酸化膜上に４次酸化膜を形成する段階と、
前記１次乃至４次酸化膜を除去する段階と、
前記１次乃至４次酸化膜の除去された前記サンプルウエハーを食刻して前記サンプルウエハーの表面にヘイズを形成する段階と、
前記ヘイズに基づいて前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価する段階と、を含み、
前記１次酸化膜、前記２次酸化膜、前記３次酸化膜および前記４次酸化膜のそれぞれの厚みは異なっており、前記４次酸化膜の厚みは前記１次酸化膜から前記３次酸化膜の厚みの和よりも大きい、ウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項2】

乾式酸化工程によって前記１次酸化膜、前記２次酸化膜、及び前記３次酸化膜を形成し、湿式酸化工程によって前記４次酸化膜を形成する、請求項１に記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項3】

前記２次酸化膜の厚さは前記１次酸化膜の厚さより厚く、
前記４次酸化膜の厚さは前記１次乃至３次酸化膜のそれぞれの厚さより厚い、請求項１に記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項4】

サンプルウエハーを準備する段階と、
第１ターゲット温度まで温度を上昇させる第１温度上昇区間、及び第２ターゲット温度を維持する第１温度維持区間を含み、前記第１温度維持区間で乾式酸化工程を用いて前記サンプルウエハーに１次酸化膜を形成する段階と、
前記第１ターゲット温度から前記第２ターゲット温度に温度を上昇させる第２温度上昇区間、及び前記第２ターゲット温度を維持する第２温度維持区間を含み、前記第２温度上昇区間及び前記第２温度維持区間で乾式酸化工程を用いて前記１次酸化膜上に２次酸化膜を形成する段階と、
前記第２ターゲット温度から第３ターゲット温度に温度を上昇させる第３温度上昇区間及び前記第３ターゲット温度を維持する第３温度維持区間を含み、前記第３温度上昇区間及び前記第３温度維持区間で乾式酸化工程を用いて前記２次酸化膜上に３次酸化膜を形成する段階と、
前記第３ターゲット温度から第４ターゲット温度に温度を上昇させる第４温度上昇区間及び前記第４ターゲット温度を維持する第４温度維持区間を含み、前記第４温度維持区間で湿式酸化工程を用いて前記３次酸化膜上に４次酸化膜を形成する段階と、
前記１次乃至４次酸化膜を除去する段階と、
前記１次乃至４次酸化膜の除去された前記サンプルウエハーを食刻して前記サンプルウエハーの表面にヘイズを形成する段階と、
前記ヘイズに基づいて前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価する段階と、を含み、
前記１次酸化膜、前記２次酸化膜、前記３次酸化膜および前記４次酸化膜のそれぞれの厚みは異なっており、前記４次酸化膜の厚さは前記１次酸化膜から前記３次酸化膜の厚さの和よりも大きい、ウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項5】

前記第１ターゲット温度は７５０℃～８００℃であり、
前記第２ターゲット温度は８５０℃～９００℃であり、
前記第３ターゲット温度は９５０℃～１０５０℃であり、
前記第４ターゲット温度は１１００℃～１２００℃である、請求項４に記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項6】

前記第３温度上昇区間の温度上昇勾配及び前記第４温度上昇区間の温度上昇勾配のそれぞれは４［℃／ｍｉｎ］～６［℃／ｍｉｎ］である、請求項４に記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項7】

前記４次酸化膜を形成する段階と前記１次乃至４次酸化膜を除去する段階との間に、前記第４ターゲット温度から第５ターゲット温度まで温度を減少させる冷却工程をさらに含む、請求項４に記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項8】

前記第５ターゲット温度は７５０℃～８５０℃である、請求項７に記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項9】

前記冷却工程での温度下降勾配は３［℃／ｍｉｎ］～１０［℃／ｍｉｎ］である、請求項７に記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【請求項10】

前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価する段階は、
前記ヘイズはホワイト領域及びブラック領域の少なくとも一つを含み、
前記サンプルウエハーのホワイト領域の広さ又はブラック領域の広さによるスコアを付与し、付与されたスコアに基づいて前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価する、請求項１乃至９のいずれかに記載のウエハー欠陥領域を評価する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施例はシリコンウエハーの欠陥領域を評価する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＺ法で製造される単結晶シリコンにおいて、引き上げ速度（Ｖ）／温度勾配（Ｇ）に係わるヴォロンコフ理論に従って、成長過程で混入した点欠陷（ｐｏｉｎｔ ｄｅｆｅｃｔ）の濃度によって次のような結晶欠陥領域が発生し得る。

【0003】

例えば、単結晶シリコンがＶ／Ｇの臨界値以上に成長する高速成長の場合には、ボイド（Ｖｏｉｄ）欠陷が存在するＶ－ｒｉｃｈ領域が発生し得る。

【0004】

また、例えば、単結晶シリコンがＶ／Ｇの臨界値以上に又はＶ－ｒｉｃｈよりは低速で成長する場合には、ＯＩＳＦ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ-Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ｆａｕｌｔ）欠陷がエッジ又はセンター領域にリング形に発生するＯバンド（Ｏ－ｂａｎｄ）が発生し得る。

【0005】

また、例えば、単結晶シリコンがＶ／Ｇの臨界値以下に成長する低速成長の場合には、転位ループ（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｌｏｏｐ）の相互ピーニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）によるＬＤＰ（Ｌａｇｅ Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ Ｐｉｔ）欠陥領域が自発的に発生するＩ－ｒｉｃｈ領域が現れることができる。

【0006】

そして、Ｖ－ｒｉｃｈ領域とＩ－ｒｉｃｈ領域との間には点欠陷の凝集が生じなかった無欠陷領域が存在することができる。

【0007】

このような無欠陷領域は、含まれた点欠陷の属性によって空孔（ｖａｃａｎｃｙ）が優勢なＶＤＰ（Ｖａｃａｎｃｙ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｐｕｒｅ）領域、及び自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）が優勢なＩＤＰ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｐｕｒｅ）領域に区分することができる。

【0008】

ＣＺ－Ｓｉ内のＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）及びＬＤＰのような成長欠陷（ｇｒｏｗｎ－ｉｎ ｄｅｆｅｃｔ）は漏洩電流（ｌｅａｋage ｃｕｒｒｅｎｔ）又は酸化膜絶縁破壊（ｏｘｉｄｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）のような素子不良と直接的に関連しているので、成長欠陥発生頻度が高い領域を含むウエハーは成長工程で排除することが好ましい。

【0009】

また、ＶＤＰ及びＩＤＰ欠陥領域の混在による酸素析出力の差はウエハー内の金属汚染に対するゲッタリング力（ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ）の差につながって金属汚染による素子不良の誘発を予め防止することができる反面、過度な酸素析出による露出領域（ｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ；ＤＺ）減少又は残余酸素量（ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｏｉ）減少によるウエハー強度の低下などの問題が発生し得る。

【0010】

したがって、成長欠陥（ｇｒｏｗｎ－ｉｎ ｄｅｆｅｃｔ）発生領域を制御するとともに無欠陷領域中の点欠陷分布を結晶成長段階で予め把握するとともにＯバンド（Ｏ－ｂａｎｄ）、ＶＤＰ領域とＩＤＰ領域の境界を正確に区分することが好ましい。

【0011】

特に、ＣＯＰ－ｆｒｅｅウエハーが商用化した現在は、ＶＤＰ及びＩＤＰだけでなくＯバンド（Ｏ－ｂａｎｄ）を含む無欠陷領域の境界を全て区分する方向に評価法が開発されている現状である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

実施例は、ＣＯＰ－ｆｒｅｅウエハーのＯバンド（Ｏ－ｂａｎｄ）、ＶＤＰ、ＩＤＰ、及びＢ－ｂａｎｄを迅速で簡便に区分するウエハーの欠陥領域を評価する方法を提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

実施例によるウエハー欠陥領域を評価する方法は、サンプルウエハーを準備する段階と、７００℃～８００℃の温度で前記サンプルウエハーに１次酸化膜を形成する段階と、８００℃～１０００℃の温度で前記１次酸化膜上に２次酸化膜を形成する段階と、１０００℃～１１００℃の温度で前記２次酸化膜上に３次酸化膜を形成する段階と、１１００℃～１２００℃の温度で前記３次酸化膜上に４次酸化膜を形成する段階と、前記１次乃至４次酸化膜を除去する段階と、前記１次乃至４次酸化膜の除去された前記サンプルウエハーを食刻して前記サンプルウエハーの表面にヘイズを形成する段階と、前記ヘイズに基づいて前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価する段階とを含む。

【0014】

乾式酸化工程によって前記１次酸化膜、前記２次酸化膜、及び前記３次酸化膜を形成し、湿式酸化工程によって前記４次酸化膜を形成することができる。

【0015】

前記２次酸化膜の厚さは前記１次酸化膜の厚さより厚くてもよく、前記４次酸化膜の厚さは前記１次乃至３次酸化膜のそれぞれの厚さより厚くてもよい。

【0016】

他の実施例によるウエハー欠陥領域を評価する方法は、サンプルウエハーを準備する段階と、第１ターゲット温度まで温度を上昇させる第１温度上昇区間、及び前記第２ターゲット温度を維持する第１温度維持区間を含み、前記第１温度維持区間で乾式酸化工程を用いて前記サンプルウエハーに１次酸化膜を形成する段階と、前記第１ターゲット温度から第２ターゲット温度に温度を上昇させる第２温度上昇区間、及び前記第２ターゲット温度を維持する第２温度維持区間を含み、前記第２温度上昇区間及び前記第２温度維持区間で乾式酸化工程を用いて前記１次酸化膜上に２次酸化膜を形成する段階と、前記第２ターゲット温度から第３ターゲット温度に温度を上昇させる第３温度上昇区間及び前記第３ターゲット温度を維持する第３温度維持区間を含み、前記第３温度上昇区間及び前記第３温度維持区間で乾式酸化工程を用いて前記２次酸化膜上に３次酸化膜を形成する段階と、前記第３ターゲット温度から第４ターゲット温度に温度を上昇させる第４温度上昇区間及び前記第４ターゲット温度を維持する第４温度維持区間を含み、前記第４温度維持区間で湿式酸化工程を用いて前記３次酸化膜上に４次酸化膜を形成する段階と、前記１次乃至４次酸化膜を除去する段階と、前記１次乃至４次酸化膜の除去された前記サンプルウエハーを食刻して前記サンプルウエハーの表面にヘイズを形成する段階と、前記ヘイズに基づいて前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価する段階とを含む。

【0017】

前記第１ターゲット温度は７５０℃～８００℃であり、前記第２ターゲット温度は８５０℃～９００℃であり、前記第３ターゲット温度は９５０℃～１０５０℃であり、前記第４ターゲット温度は１１００℃～１２００℃であり得る。

【0018】

前記第３温度上昇区間の温度上昇勾配及び前記第４温度上昇区間の温度上昇勾配のそれぞれは４［℃／ｍｉｎ］～６［℃／ｍｉｎ］であり得る。

【0019】

前記４次酸化膜を形成する段階と前記１次乃至４次酸化膜を除去する段階との間に、前記第４ターゲット温度から第５ターゲット温度まで温度を減少させる冷却工程をさらに含むことができる。

【0020】

前記第５ターゲット温度は７５０℃～８５０℃であり得る。

【0021】

前記冷却工程での温度下降勾配は３［℃／ｍｉｎ］～１０［℃／ｍｉｎ］であり得る。

【0022】

前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価する段階は、前記ヘイズはホワイト領域及びブラック領域の少なくとも一つを含むことができ、前記サンプルウエハーのホワイト領域の広さ又はブラック領域の広さによるスコアを付与し、付与されたスコアに基づいて前記サンプルウエハーの欠陥領域を評価することができる。

【発明の効果】

【0023】

実施例は、ＣＯＰ－ｆｒｅｅウエハーのＯバンド（Ｏ－ｂａｎｄ）、ＶＤＰ、ＩＤＰ、及びＢ－ｂａｎｄを迅速で簡便に区分するウエハーの欠陥領域を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】実施例によるウエハーの欠陥領域を評価する方法のフローチャートである。

【0025】

【図2】他の実施例による１次乾式酸化工程、２次乾式酸化工程、３次乾式酸化工程、及び湿式酸化工程の工程条件を示す図である。

【0026】

【図3】さらに他の実施例による１次乾式酸化工程、２次乾式酸化工程、３次乾式酸化工程、及び湿式酸化工程の工程条件を示すグラフである。

【0027】

【図4】インゴットの引き上げ速度変化による単結晶内の欠陥分布図である。

【0028】

【図5a】図４のＡ～Ｆ部分に対する銅汚染法及び実施例による方法によって形成されたサンプルウエハーを示す図である。

【図5b】図４のＡ～Ｆ部分に対する銅汚染法及び実施例による方法によって形成されたサンプルウエハーを示す図である。

【図5c】図４のＡ～Ｆ部分に対する銅汚染法及び実施例による方法によって形成されたサンプルウエハーを示す図である。

【0029】

【図6】図５ａ～図５ｃの銅汚染法と実施例による方法によって測定されたＶＤＰ幅の相関関係を示す図である。

【0030】

【図7】第１場合と第２場合の実験結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、前記目的を具体的に実現することができる本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

【0032】

実施例の説明において、各要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の“上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）”に形成されるものとして記載される場合、上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）は二つの要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触するかあるいは一つ以上の他の要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）が前記二つの要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されるものを全て含む。また、“上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）”と表現される場合、一つの要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）を基準に上方のみでなく下方の意味も含むことができる。

【0033】

また、以下で使われる“第１”及び“第２”、“上／上部／上の”及び“下／下部／下の”などの関係的用語は、そのような実体又は要素間のある物理的又は論理的関係又は手順を必ず要求するか内包しなく、一つの実体又は要素を他の実体又は要素と区別するためにのみ用いることもできる。また、同じ参照番号は図面の説明全般にわたって同じ要素を示す。

【0034】

また、以下で記載する“含む”、“構成する”、又は“有する”などの用語は、特に反対の記載がない限り、該当構成要素が内在することができることを意味するものなので、他の構成要素を排除するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるものと解釈されなければならない。また、以下で記載する“対応する”などの用語は“対向する”又は“重畳する”意味のうち少なくとも一つを含むことができる。

【0035】

図１は実施例によるウエハーの欠陥領域を評価する方法のフローチャートである。

【0036】

図１を参照すると、ウエハーの欠陥領域を評価する方法は、ウエハーサンプルを準備する段階（Ｓ１１０）、１次乾式酸化工程によって１次酸化膜を形成する段階（Ｓ１２０）、２次乾式酸化工程によって２次酸化膜を形成する段階（Ｓ１３０）、３次乾式酸化工程によって３次酸化膜を形成する段階（Ｓ１４０）、湿式酸化工程によって４次酸化膜を形成する段階（Ｓ１５０）、酸化膜除去及び食刻工程を実行する段階（Ｓ１６０）、及び評価段階（Ｓ１７０）を含むことができる。

【0037】

まず、ウエハーサンプルを準備する（Ｓ１１０）。

【0038】

このとき、準備するウエハーサンプルは、シリコン単結晶インゴットを成長させ、成長した単結晶インゴットに対するインゴットグラインディング及びクロッピング（ｃｒｏｐｐｉｎｇ）、及びスライシング（ｓｌｉｃｉｎｇ）工程を実行することによって得られる半導体用ウエハーであり得る。

【0039】

もしくは、準備するウエハーサンプルは、前記半導体用ウエハーの表面に対してラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）、グラインディング（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、エッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）及びポリシング（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程の少なくとも一つを実行することによって得られるものであり得る。

【0040】

ついで、サンプルウエハーに１次乾式酸化工程を実行してサンプルウエハーに１次酸化膜を形成する（Ｓ１２０）。

【0041】

１次乾式酸化工程では、７００℃～８００℃の温度で酸素ガス（Ｏ２）を反応炉（又はチャンバー）に注入し、注入された酸素ガスを用いてサンプルウエハーの表面に１次酸化膜を形成することができる。

【0042】

例えば、１次酸化膜の厚さは４ｎｍ～７ｎｍであり得る。

【0043】

１次乾式酸化工程では、格子間シリコン（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｓｉ）の豊かな領域での析出核の形成が増加して最大になることができる。これは、以後の酸化工程（Ｓ１３０～Ｓ１５０）による熱処理過程でヘイズ（ｈａｚｅ）発生を抑制するソース（ｓｏｕｒｃｅ）として作用することができる。

【0044】

ついで、２次乾式酸化工程では、８００℃～１０００℃の温度で酸素ガス（Ｏ２）を反応炉（又はチャンバー）に注入し、注入された酸素ガスを用いてサンプルウエハーの１次酸化膜上に２次酸化膜を形成する（Ｓ１３０）。

【0045】

また、２次酸化膜の厚さは１次酸化膜の厚さより大きくなることができる。

【0046】

２次酸化膜の厚さは７．８ｎｍ～３５ｎｍであり得る。例えば、２次酸化膜の厚さは１６ｎｍ～３５ｎｍであり得る。

【0047】

２次乾式酸化工程では、自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）の過飽和、及び酸素析出物の核生成（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）が発生することができる。低温酸化工程で過飽和した自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）は高温工程で転位（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）型の欠陷に転換することができる。

【0048】

また、酸素析出物は単結晶成長後に酸素基板（ｏｘｉｄｅ－ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の界面で過飽和した自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）のシンク（ｓｉｎｋ）の役割をするができ、結果として酸素析出力の差を格子間欠陥の形成有無に反映した点欠陷領域の区分を可能にすることができる。

【0049】

ついで、３次乾式酸化工程では、１０００℃～１１００℃の温度で酸素ガス（Ｏ２）を反応炉（又はチャンバー）に注入し、注入された酸素ガスを用いてサンプルウエハーの２次酸化膜上に３次酸化膜を形成する（Ｓ１４０）。

【0050】

３次乾式酸化工程の時間は２次乾式酸化工程の時間より長くてもよいが、これに限定されるものではない。

【0051】

また、３次酸化膜の厚さは２次酸化膜の厚さより厚くてもよいが、これに限定されるものではない。

【0052】

３次酸化膜の厚さは２７ｎｍ～１６０ｎｍであり得る。例えば、３次酸化膜の厚さは６６ｎｍ～１１６ｎｍであり得る。

【0053】

３次乾式酸化工程は、酸素析出物が成長し、自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）の拡散によって成長した酸素析出物で再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を引き起こす工程であり得る。

【0054】

３次乾式酸化工程では酸素析出物が自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）の再結合サイト（ｓｉｔｅ）として作用するので、３次乾式酸化工程で酸素析出が活発なＯバンド（Ｏ－ｂａｎｄ）／ＶＤＰとＩＤＰ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｄｏｍｉｎａｎｔ Ｐｕｒｅ）間の境界が区分されることができる。

【0055】

また、自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）に対する再結合サイト（ｓｉｔｅ）を提供するためには酸素析出物の大きさが充分に成長しなければならないので、３次乾式酸化工程は２次乾式酸化工程より長くてもよいが、これに限定されるものではなく、他の実施例では両者が同一であってもよく、３次乾式酸化工程が２次乾式酸化工程より短くてもよい。

【0056】

３次乾式酸化工程での酸素ガスの流量（又は投入量）は２次乾式酸化工程での酸素ガスの流量（又は投入量）と同一であり得るが、これに限定されるものではない。

【0057】

ついで、湿式酸化工程を実行して３次酸化膜上に４次酸化膜を形成する（Ｓ１５０）

【0058】

すなわち、１１００℃～１２００℃の温度で酸素ガス（Ｏ２）及び水素ガス（Ｈ２）を反応炉（又はチャンバー）に注入し、注入された酸素ガス及び水素ガスを用いてサンプルウエハーの３次酸化膜上に４次酸化膜を形成することができる。

【0059】

４次酸化膜の厚さは３次酸化膜の厚さより大きくてもよい。

【0060】

４次酸化膜の厚さは１次～３次酸化膜の厚さの和より大きくてもよい。

【0061】

４次酸化膜の厚さは６５０ｎｍ～１２６０ｎｍであり得る。

【0062】

例えば、４次酸化膜の厚さは８７０ｎｍ～１１５０ｎｍであり得る。

【0063】

湿式酸化工程の時間は２次乾式酸化工程の時間より短くてもよく、３次乾式酸化工程の時間より短くてもよい。

【0064】

湿式酸化工程での酸素ガスの流量は２次乾式酸化工程及び３次乾式酸化工程のそれぞれでの酸素ガスの流量と同一であり得る。

【0065】

また、湿式酸化工程での水素ガスの流量は湿式酸化工程での酸素ガスの流量より多くてもよい。例えば、湿式酸化工程での水素ガスの流量は１［ＳＬＭ］～６［ＳＬＭ］であり得、酸素ガスの流量は１［ＳＬＭ］～４［ＳＬＭ］であり得る。

【0066】

湿式酸化工程（Ｓ１５０）では、２次乾式酸化工程（Ｓ１３０）及び３次酸化工程（Ｓ１４０）で再結合せずに残った過飽和した自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）が転位型（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ）欠陷に転換されることができるが、これに限定されるものではない。

【0067】

湿式酸化工程で生じた欠陷は後続の食刻段階（Ｓ１６０）で表面ヘイズ（ｈａｚｅ）として作用して視覚的な分析ができるようにする。

【0068】

図２は他の実施例による１次乾式酸化工程（Ｓ１２０）、２次乾式酸化工程（Ｓ１３０）、３次乾式酸化工程（Ｓ１４０）、及び湿式酸化工程（Ｓ１５０）の工程条件を示す。

【0069】

図２を参照すると、１次乾式酸化工程（Ｓ１２０）の温度条件は７００℃～８００℃であり得、工程進行時間は１時間～３時間であり得る。形成される１次酸化膜の厚さは４ｎｍ～７ｎｍであり得る。

【0070】

２次乾式酸化工程（Ｓ１３０）の温度条件は８５０℃～９００℃であり得、工程進行時間は１時間～４時間であり得る。形成される２次酸化膜の厚さは１６ｎｍ～３５ｎｍであり得る。

【0071】

また、３次乾式酸化工程（Ｓ１４０）の温度条件は９５０℃～１０５０℃であり得、工程進行時間は１時間～３時間であり得、３次酸化膜の厚さは６６ｎｍ～１１６ｎｍであり得る。

【0072】

また、湿式酸化工程（Ｓ１５０）の温度条件は１１００℃～１２００℃であり得、工程進行時間は１時間～２時間であり得、４次酸化膜の厚さは８７０ｎｍ～１１５０ｎｍであり得る。

【0073】

図３はさらに他の実施例による１次乾式酸化工程（Ｓ１２０）、２次乾式酸化工程（Ｓ１３０）、３次乾式酸化工程（Ｓ１４０）、及び湿式酸化工程（Ｓ１５０）の工程条件を示すグラフである。

【0074】

前記グラフで、ｘ軸は工程時間を示し、ｙ軸は工程温度を示す。

【0075】

図３を参照すると、１次乾式酸化工程（Ｓ１２０）は、第１温度上昇区間（Ｋ１）、及び第１温度維持区間（Ｋ２）を含むことができる。

【0076】

第１温度上昇区間（Ｋ１）は酸素ガス（Ｏ２）が注入されていない状態で温度が一定の傾きで上昇する区間であり得る。

【0077】

第１温度維持区間（Ｋ２）では第１ターゲット温度（ｔ１）に工程温度を維持することができ、酸素ガス（Ｏ２）を提供して１次酸化膜を形成することができる。

【0078】

第１温度上昇区間（Ｋ１）は７００℃から第１ターゲット温度（ｔ１）まで温度が上昇することができる。例えば、第１ターゲット温度（ｔ１）は７５０℃～８００℃であり得る。例えば、第１ターゲット温度（ｔ１）は８００℃であることができる。

【0079】

２次乾式酸化工程（Ｓ１３０）は第２温度上昇区間（Ｐ１）、及び第２温度維持区間（Ｐ２）を含むことができる。

【0080】

第２温度上昇区間（Ｐ１）は第１ターゲット温度（ｔ１）から第２ターゲット温度（ｔ２）まで温度が一定の傾きで上昇する区間であることができる。

【0081】

第２温度上昇区間（Ｐ１）は８００℃から第２ターゲット温度（ｔ２）まで温度が上昇することができ、酸素ガス（Ｏ２）を提供することができる。

【0082】

例えば、第２ターゲット温度（ｔ１）は８５０℃～９００℃であり得る。例えば、第２ターゲット温度（ｔ２）は８７０℃であり得る。

【0083】

第２温度維持区間（Ｐ２）では第２ターゲット温度（ｔ２）に工程温度を維持することができ、酸素ガス（Ｏ２）を提供することができる。

【0084】

第２温度上昇区間（Ｐ１）と第２温度維持区間（Ｐ２）で２次酸化膜を形成することができる。

【0085】

３次乾式酸化工程（Ｓ１４０）は、第３温度上昇区間（Ｑ１）及び第３温度維持区間（Ｑ２）を含むことができる。

【0086】

第３温度上昇区間（Ｑ１）では第２ターゲット温度（ｔ２）から第３ターゲット温度（ｔ３）に温度が上昇することができ、酸素ガス（Ｏ２）を提供することができる。

【0087】

例えば、第３ターゲット温度（ｔ３）は９５０℃～１０５０℃であり得る。例えば、第３ターゲット温度（ｔ３）は１０００℃であり得る。

【0088】

第３温度上昇区間（Ｑ１）の温度上昇の傾きは４［℃／ｍｉｎ］～６［℃／ｍｉｎ］であり得る。例えば、第３温度上昇区間（Ｑ１）の温度上昇の傾きは５［℃／ｍｉｎ］であり得る。

【0089】

第２温度上昇区間（Ｐ１）の工程時間は第３温度上昇区間（Ｑ１）の工程時間より短くてもよい。また、第２温度維持区間（Ｐ２）の工程時間は第２温度上昇区間（Ｐ１）の工程時間及び第３温度上昇区間（Ｑ１）の工程時間のそれぞれより長くてもよい。

【0090】

第３温度維持区間（Ｑ２）では第３ターゲット温度（ｔ３）に工程温度を維持することができ、酸素ガス（Ｏ２）を提供することができる。

【0091】

第３温度上昇区間（Ｑ１）及び第３温度維持区間（Ｑ２）で３次酸化膜を形成することができる。

【0092】

湿式酸化工程（Ｓ１５０）は第４温度上昇区間（Ｒ１）及び第４温度維持区間（Ｒ２）を含むことができる。

【0093】

第４温度上昇区間（Ｒ１）では第３ターゲット温度（ｔ３）から第４ターゲット温度（ｔ４）に温度が上昇することができる。

【0094】

例えば、第４ターゲット温度（ｔ４）は１１００℃～１２００℃であり得る。例えば、第４ターゲット温度（ｔ４）は１１５０℃であり得る。

【0095】

第４温度上昇区間（Ｒ１）の温度上昇の傾きは４［℃／ｍｉｎ］～６［℃／ｍｉｎ］であり得る。例えば、第４温度上昇区間（Ｒ１）の温度上昇の傾きは５［℃／ｍｉｎ］であり得る。

【0096】

第４温度上昇区間（Ｒ１）の温度上昇の傾きは第３温度上昇区間（Ｑ１）の温度上昇の傾きと同一であり得るが、これに限定されるものではない。他の実施例で、第４温度上昇区間（Ｒ１）の温度上昇の傾きは第３温度上昇区間（Ｑ１）の温度上昇の傾きより大きくてもよいが、さらに他の実施例では、その反対であり得る。

【0097】

第４温度維持区間（Ｒ２）では、工程温度を第４ターゲット温度（ｔ４）に維持することができ、酸素ガス（Ｏ２）及び水素ガス（Ｈ２）を注入することができ、４次酸化膜を形成することができる。

【0098】

他の実施例では第４温度上昇区間（Ｒ１）と第４温度維持区間（Ｒ２）で酸素ガス（Ｏ２）及び水素ガス（Ｈ２）を提供することができ、４次酸化膜を形成することもできる。

【0099】

例えば、第２温度維持区間（Ｐ２）のの工程時間は第３温度維持区間（Ｑ２）の工程時間より短くてもよい。また、第４温度維持区間（Ｒ２）の工程時間は第２温度維持区間（Ｐ２）の工程時間より短くてもよい。

【0100】

例えば、第２温度維持区間（Ｐ２）の工程時間は１１０分～１５０分であり得る。

【0101】

例えば、第３温度維持区間（Ｑ２）の工程時間は１６０分～２００分であり得る。

【0102】

例えば、第４温度維持区間（Ｒ２）の工程時間は８０分～１００分であり得る。

【0103】

例えば、第２温度維持区間（Ｐ２）の工程時間は１２０であり得、第３温度維持区間（Ｑ２）の工程時間は１８０分であり得、第４温度維持区間（Ｒ２）の工程時間は１００分であり得るが、これに限定されるものではない。

【0104】

例えば、第２温度上昇区間（Ｐ１）の工程時間は第３温度上昇区間（Ｑ１）の工程時間より短くてもよく、第３温度上昇区間（Ｑ１）の工程時間は第４温度上昇区間（Ｒ１）の工程時間と同一であっても短くてもよい。

【0105】

第１温度維持区間（Ｋ２）、第２温度維持区間（Ｐ２）、第３温度上昇区間（Ｑ１）、第３温度維持区間（Ｑ２）、第４温度上昇区間（Ｒ１）、及び第４温度維持区間（Ｒ２）のそれぞれで供給される酸素ガス流量は互いに同一であり得るが、これに限定されるものではない。他の実施例で、前記区間（Ｋ２、Ｐ２、Ｑ１、Ｑ２、Ｒ１、及びＲ２）の少なくとも一つでは残りと違う流量の酸素ガスを供給することができる。

【0106】

また、第４温度維持区間（Ｒ２）での水素ガスの流量は前記区間（Ｋ２、Ｐ２、Ｑ１、Ｑ２、Ｒ１、及びＲ２）での酸素ガス流量より大きくてもよいが、これに限定されるものではない。他の実施例で、第４温度維持区間（Ｒ２）での水素ガスの流量は前記区間（Ｋ２、Ｐ２、Ｑ１、Ｑ２、Ｒ１、及びＲ２）での酸素ガスの流量と同一であっても少なくてもよい。

【0107】

湿式酸化工程によって４次酸化膜を形成した後、サンプルウエハーに形成された１次乃至４次酸化膜を除去し、１次乃至４次酸化膜の除去されたサンプルウエハーを食刻して、ウエハーの表面に評価のためのヘイズ（ｈａｚｅ）を形成する（Ｓ１６０）。

【0108】

例えば、弗酸溶液を用いて、１次乃至４次酸化膜が形成されたサンプルウエハーから１次乃至４次酸化膜を除去する。例えば、ＨＦストリップ（ｓｔｒｉｐ）工程によって１次乃至４次酸化膜を除去することができる。

【0109】

湿式酸化工程の後、酸化ガスを注入せずに窒素ガスを注入し、第４ターゲット温度（ｔ４）から温度を下げる冷却工程を実行することができる。

【0110】

例えば、冷却工程では第４ターゲット温度（ｔ４）から第５ターゲット温度（ｔ５）まで温度を低めることができる。このとき、温度下降の傾きは３［℃／ｍｉｎ］～１０［℃／ｍｉｎ］であり得る。例えば、温度下降の傾きは３［℃／ｍｉｎ］であり得る。

【0111】

例えば、第５ターゲット温度（ｔ５）は７５０℃～８５０℃であり得る。例えば、第５ターゲット温度（ｔ５）は８００℃であり得る。

【0112】

前述したように、１次乃至４次酸化膜が除去されたサンプルウエハーを湿式食刻で食刻することによってサンプルウエハーの表面に点欠陷領域の評価のためのヘイズを形成することができる。

【0113】

ついで、ヘイズが表示されたサンプルウエハーに対し、ヘイズスコアリング（ｈａｚｅ ｓｃｏｒｉｎｇ）によって、結晶欠陥領域、及びサンプルウエハーの品質に対する評価を実行する（Ｓ１６０）。

【0114】

例えば、ヘイズはホワイト領域及びブラック領域の少なくとも一つを含むことができ、ヘイズが表示されたサンプルウエハーに対し、ホワイト領域の広さ（又は幅）、ブラック領域の広さ（又は幅）、又はホワイト領域の広さ（又は幅）とブラック領域の広さ（幅）の比率によるスコア（ｓｃｏｒｅ）を付与することができる。

【0115】

例えば、ホワイト領域はＰｉ領域を示すことができ、ブラック領域はＰｖ領域を示すことができる。

【0116】

例えば、スコアリングはホワイト領域のＰｉ領域を対象としてあるいはブラック領域のＰｖ領域を対象として実行することができる。

【0117】

例えば、ホワイト領域又はブラック領域を対象として、ウエハーの一面の中心からウエハーのエッジ方向に既設定の長さ（例えば、１０ｍｍ）を単位でスコアを１０点ずつ付与することができる。ホワイト領域を対象としたスコアはホワイト領域の広さに比例し得る。

【0118】

そして、サンプルウエハーに付与されたスコアに基づいてサンプルウエハーのＶＤＰ幅とＩＤＰ幅の大小を識別することができ、ＶＤＰとＩＤＰ間の境界領域を区分することができ、ＩＤＰとＬＤＰとの間の境界であるＢ－ｂａｎｄを識別することができる。

【0119】

図４はインゴットの引き上げ速度変化による単結晶内の欠陥分布図を示す。

【0120】

図４を参照すると、単結晶インゴットの引き上げ速度によって現れることができる単結晶の多様な欠陥領域分布を示す。

【0121】

グラフで、ｉｎｉｔｉａｌ Ｃｖは最初に流入した空孔（Ｖａｃａｎｃｙ）の総濃度を示し、Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｃｖは当該欠陥領域での空孔（Ｖａｃａｎｃｙ）濃度を示し、ｉｎｉｔｉａｌ Ｃｉは最初に流入した格子間シリコン（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｓｉ）の総濃度を示し、Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｃｉは当該欠陥領域での格子間シリコン（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｓｉ）の濃度を示す。

【0122】

例えば、単結晶インゴットの引き上げ速度又はＶ／Ｇが臨界値より高くなるほどＯ－ｂａｎｄ領域、Ｖ－ｒｉｃｈ領域が現れることができる。反対に、単結晶インゴットの引き上げ速度又はＶ／Ｇが臨界値より低くなるほどＢ－ｂａｎｄ領域、ＬＤＰ領域が現れることができる。

【0123】

ここで、Ｂ－ｂａｎｄ領域はＣＺシリコン単結晶でＩＤＰとＬＤＰとの間に現れる欠陥領域であり得る。すなわち、Ｂ－ｂａｎｄ領域は単結晶成長過程で流入した格子間シリコン（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｓｉ）が過飽和状態で残った領域に過飽和したＳｉが酸素析出核として作用してＩＤＰでの酸素析出量に比べてＢ－ｂａｎｄでの酸素析出量が高いことができる。

【0124】

Ｂ－ｂａｎｄ領域は過飽和したＳｉを析出核として酸素析出が発生するものであり、露出領域（ｄｅｎｕｄｅｄ ｚｏｎｅ）が非常に浅く現れ、ＩＤＰよりむしろ素子特性に影響を与える可能性が高い。

【0125】

例えば、Ｏ－ｂａｎｄの酸素析出密度は７×１０９／ｃｍ３であり得、ＶＤＰの酸素析出密度は３×１０９／ｃｍ３～７×１０９／ｃｍ３であり得、ＩＤＰの酸素析出密度は１×１０８／ｃｍ３未満であり得、Ｂ－ｂａｎｄの酸素析出密度は１×１０８／ｃｍ３～５×１０８／ｃｍ３であり得、ＬＤＰの酸素析出密度は１×１０８／ｃｍ３～５×１０８／ｃｍ３であり得る。

【0126】

図５ａ～図５ｃは図４に示すＡ～Ｆ部分に対する銅汚染法及び実施例による方法によって形成されたサンプルウエハーを示す。

【0127】

図５ａは図４のＡ部分を示す。Ａ部分はＷｉｄｅ ＶＤＰの欠陥領域を示す。図５ｂは図４のＢ部分、Ｃ部分、Ｄ部分を示す。Ｂ部分、Ｃ部分、Ｄ部分はｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ＶＤＰを示す。

【0128】

図５ｃは図４のＥ部分とＦ部分を示し、Ｅ部分はＷｉｄｅ ＩＤＰを示し、Ｆ部分はＢ－ｂａｎｄを示す。

【0129】

図５ａ～図５ｃを参照すると、Ａ～Ｆ部分それぞれに相当する一つのシリコンウエハーサンプルに対して銅汚染法（Ｃｕ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）及び実施例の方法を適用することができる。

【0130】

銅汚染法（Ｃｕ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）及び実施例の方法の適用結果によるハイライト（ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ）上でホワイト領域の形態として点欠陷領域の境界が視覚化することができる。ここで、ハイライトとは、高強度の光をエッチングによって露出されたウエハーの一面に照らしたとき、欠陥領域があれば欠陥領域によって光が散乱してきらめくヘイズ形態として観察されることができ、このようなハイライトによって点欠陷領域が視覚化することができる。

【0131】

ここで、ＶＤＰ領域はブラック（ｂｌａｃｋ）領域で表示されることができ、ＩＤＰ領域はホワイト（ｗｈｉｔｅ）領域で表示することができる。また、Ｂ－ｂａｎｄ領域はブラック（ｂｌａｃｋ）領域で表示することができる。

【0132】

図５ａ乃至図５ｃに示したように、実施例の方法によって視覚化するホワイト領域及びブラック領域は銅汚染法（Ｃｕ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）法によって視覚化するホワイト領域及びブラック領域と類似している形態を示す。

【0133】

したがって、実施例の方法によって獲得されたヘイズに基づく欠陥領域の評価は銅汚染法（Ｃｕ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）に基づく欠陥領域の評価程度の信頼性を有することができる。

【0134】

すなわち、１次及び２次乾式酸化工程によって酸素析出物の核生成（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）がなされることができ、３次乾式酸化工程によって酸素析出物の成長及び再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）がなされることができ、湿式酸化工程による過飽和した自己格子間原子（ｓｅｌｆ－ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ）の転位（ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）型の欠陷に転換されることができ、酸化膜除去及び食刻工程によってウエハーの表面にＶＤＰ、ＩＤＰ、及びＢ－ｂｂａｎｄを区別することができるヘイズを形成することができる。このように形成されたヘイズは銅汚染法によって獲得されたホワイト領域及びブラック領域と類似している形態を有することができ、既存の銅汚染法に獲得されたヘイズをスコアリングする方法をそのまま適用することができる利点がある。

【0135】

図６は図５ａ乃至図５ｃでの銅汚染法と実施例による方法によって測定されたＶＤＰ幅の相関関係を示す。

【0136】

図６を参照すると、銅汚染法によって獲得されたＶＤＰ幅と実施例による方法によって獲得されたＶＤＰ幅との間には高い相関関係があることが分かる。

【0137】

図６で、直線グラフに対する線形方程式（ｙ＝１．１７９３Ｘ＋０．１０３７）は銅汚染法によるＶＤＰ幅の理想的な趨勢線を示す。図６で、Ｒ２は実施例による方法によって獲得されたＶＤＰ幅と前記線形方程式との間の決定係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）を示す。

【0138】

上述したＳ１２０～Ｓ１７０段階を含む実施例は銅汚染法の点欠陷領域評価法と高い相関性又は相関関係（Ｒ２＞０．９）を有し、既存の銅汚染方式を代替することができる可能性が高いと言える。

【0139】

実施例は、ＣＺ法によって成長した単結晶シリコンを一定の厚さに切断（ｓａｗｉｎｇ）した後、表面損傷（ｄａｍａｇｅ）の除去及び鏡面化（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を完了したウエハーはもちろんのこと、混酸（ｍｉｘｅｄ ａｃｉｄ）食刻で表面損傷（ｄａｍａｇｅ）のみを除去したウエハーに対する工程投入及び評価が可能である。

【0140】

したがって、インゴット成長直後の時点まで点欠陷評価段階を繰り上げることができ、これによって実施例は生産コスト及び銅原料を節減することができる。また、実施例は点欠陷評価のために別途の金属汚染が必要でないので、別途の金属汚染装置を準備しなくても良く、金属による反応炉（ｆｕｒｎａｃｅ）の汚染も気づかう必要がない。

【0141】

図７は第１場合（ＣＡＳＥ１）と第２場合（ＣＡＳＥ２）に対する実験結果を示す。

【0142】

第１場合（ＣＡＳＥ１）は図４のＦ部分のサンプルウエハーに対し、１次乾式酸化工程（Ｓ１２０）を省略し、Ｓ１３０～Ｓ１７０を遂行した結果を示す。

【0143】

第２場合（ＣＡＳＥ２）は図４のＦ部分のサンプルウエハーに対する実施例によるＳ１２０～Ｓ１７０を遂行した結果を示す。

【0144】

第１場合（ＣＡＳＥ１）ではただＩＤＰ及びＶＤＰのみ現れる反面、第２場合（ＣＡＳＥ２）でＢ－ｂａｎｄが現れることが分かる。したがって、第１場合（ＣＡＳＥ１）ではＢ－ｂａｎｄを識別することができない。しかし、第２場合（ＣＡＳＥ２）では、図４の銅汚染法による結果と同様に、Ｂ－ｂａｎｄを区別することができる。したがって、実施例は銅汚染の必要なしに、迅速で簡便にＢ－ｂａｎｄ領域を識別することができる。

【0145】

以上で実施例で説明した特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一実施例に含まれ、必ずしも一実施例にだけ限定されるものではない。さらに、各実施例で例示した特徴、構造、効果などは実施例が属する分野で通常の知識を有する者によって他の実施例でも組み合わせるとか変形することができる。したがって、このような組合せ及び変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならないであろう。

【産業上の利用可能性】

【0146】

実施例はＣＯＰ－ｆｒｅｅウエハーのＯ－ｂａｎｄ、ＶＤＰ、ＩＤＰ、及びＢ－Ｂａｎｄを迅速で簡便に区分するウエハーの欠陥領域を評価することができるウエハーの欠陥領域を評価する方法に使うことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図6】

【図7】