特表 2024-525001 基板を製造するためのチョクラルスキ成長条件のエピタキシー適合性を決定する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-09

(54)【発明の名称】基板を製造するためのチョクラルスキ成長条件のエピタキシー適合性を決定する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240702BHJP

   C30B 29/06 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

C30B29/06 504A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579359

(86)(22)【出願日】2022-06-17

(85)【翻訳文提出日】2024-02-21

(86)【国際出願番号】 US2022034034

(87)【国際公開番号】W WO2022271561

(87)【国際公開日】2022-12-29

(31)【優先権主張番号】63/213,460

(32)【優先日】2021-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518112516

【氏名又は名称】グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100184343

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100112911

【弁理士】

【氏名又は名称】中野 晴夫

(72)【発明者】

【氏名】ルー，ジェン

(72)【発明者】

【氏名】リン，シャン－ホイ

(72)【発明者】

【氏名】トゥ，チュン－チン

(72)【発明者】

【氏名】チェン，チ－ユン

(72)【発明者】

【氏名】ツァイ，フォン－チエン

(72)【発明者】

【氏名】ホアン，ホン－フーエイ

【テーマコード（参考）】

4G077

5F045

【Ｆターム（参考）】

4G077AA03

4G077BA04

4G077ED04

4G077GA06

5F045AA03

5F045AA04

5F045AA06

5F045AA08

5F045AA19

5F045AC01

5F045AC03

5F045AC05

5F045AC08

5F045AD09

5F045AD10

5F045AE15

5F045AE17

5F045GB11

(57)【要約】

シリコン基板を製造するためのチョクラルスキ成長条件のエピタキシー適合性を決定する方法。この方法には、異なる成長条件（例えば、不純物プロファイル）で成長したインゴットからスライスした基板を、赤外線偏光解消によるウエハを画像化によって評価する工程が含まれる。赤外線偏光解消パラメータは、各エピタキシャルウエハについて生成される。このパラメータを比較して、エピタキシャルおよび／またはポストエピ熱処理用の基板を製造するのに適した成長条件を決定することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン基板を製造するためのチョクラルスキ成長条件のエピタキシー適合性を決定するための方法であって、
シリコンのチャージを含むるつぼを加熱して、るつぼ内にシリコン融液を形成させる工程；
シリコン種結晶をシリコン融液に接触させる工程であって、シリコン融液は第１の不純物プロファイルを有する工程；
シリコン種結晶を引き上げて、第１の単結晶シリコンインゴットを成長させる工程；
第１の単結晶シリコンインゴットから第１の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第１の複数のシリコン基板のうちのシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のエピタキシャルウエハを形成する工程；
第１のエピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；
シリコンのチャージを含むるつぼを加熱して、るつぼ内に第２のシリコン融液を形成させる工程；
シリコン種結晶を第２のシリコン融液と接触させる工程であって、第２のシリコン融液は第２の不純物プロファイルを有し、第１の融液の第１の不純物プロファイルは第２の融液の第２の不純物プロファイルと異なる工程；
シリコン種結晶を引き上げて第２の単結晶シリコンインゴットを成長させる工程；
第２の単結晶シリコンインゴットから第２の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第２の複数のシリコン基板のうちのシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のエピタキシャルウエハを形成する工程；
第２のエピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第２の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；および、
第１および第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて、基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルのエピタキシー適合性を決定する工程、を含む方法。

【請求項2】

基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルのエピタキシー適合性を決定する工程は、第１の赤外線偏光解消パラメータと第２の赤外線偏光解消パラメータとを比較する工程を含む請求項１に記載の方法。

【請求項3】

第１の赤外線偏光解消パラメータと第２の赤外線偏光解消パラメータは、同じパラメータである請求項２に記載の方法。

【請求項4】

基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルのエピタキシー適合性を決定する工程は、基板のスリップ抵抗を決定する工程を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

第１の赤外線偏光解消パラメータおよび第２の赤外線偏光解消パラメータは、それぞれ、ウエハマップ、不良率変動チャート、不良率平均、不良率合計、偏光解消平均値、偏光解消値の合計、偏光解消コントラスト、およびせん断応力相当値から選択される請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

第１の赤外線偏光解消パラメータおよび第２の赤外線偏光解消パラメータは、偏光解消値に関連する請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルは、融液中の酸素、窒素、またはホウ素の濃度に関連する請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

第１のエピタキシャルウエハを画像化する前に、第１のエピタキシャルウエハを熱処理する工程；および、
第２のエピタキシャルウエハを画像化する前に、第２エピタキシャルウエハを熱処理する工程、をさらに含む請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

エピタキシャルシリコン層が第２のエピタキシャルウエハを形成するために第２の複数の基板のシリコン基板上に形成されるのと同じプロセス条件下で、エピタキシャルシリコン層は、第１のエピタキシャルウエハを形成するために第１の複数の基板のシリコン基板上に形成される、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

第１および第２のエピタキシャルウエハの環状エッジ領域のみが画像化される請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

第１の複数のシリコン基板のバッチの前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；
エピタキシャルウエハの第１のバッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；
第２の複数のシリコン基板のバッチの前面をシリコン含有ガスと接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；および、
エピタキシャルウエハの第２のバッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によってイメージングし、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

第１の不純物プロファイルを有する融液から第１のバッチの単結晶シリコンインゴットを形成する工程であって、第１の単結晶シリコンインゴットは第１のバッチの一部である工程；
第１のバッチの２つ以上の単結晶シリコンインゴットから第１の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第１の複数のシリコン基板の前面をシリコン含有ガスと接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；
エピタキシャルウエハの第１のバッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；
第２の不純物プロファイルを有する融液から第２のバッチの単結晶シリコンインゴットを形成する工程であって、第２の単結晶シリコンインゴットは第２のバッチの一部である工程；
第２バッチの２つ以上の単結晶シリコンインゴットから第２の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第２の複数のシリコン基板の前面をシリコン含有ガスと接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；および、
エピタキシャルウエハの第２バッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第２の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法であって、
シリコン基板を、処理リアクター内に配置されたサセプタ上に載置する工程；
シリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上に第１のエピタキシャルシリコン層を形成する工程；
第１のエピタキシャルシリコン層の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解して前記第１のエピタキシャルシリコン層上に第２のエピタキシャルシリコン層を形成し、エピタキシャルウエハを形成する工程；および、
赤外線偏光解消によってエピタキシャルウエハを画像化し、赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む方法。

【請求項14】

エピタキシャルウエハを画像化する前に、基板を熱処理する工程を含む請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

第２のエピタキシャルシリコン層を形成した後に、基板を熱処理する請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

第１エピタキシャルシリコン層を形成した後、かつ第２エピタキシャルシリコン層を形成する前に、基板を加熱する請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法であって、
第１の熱処理工程で基板を熱処理する工程；
第２の熱処理工程で基板を熱処理する工程；および、
第１および第２の熱処理工程の後、赤外線偏光解消によって基板を画像化し、赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む方法。

【請求項18】

第１の熱処理は、最高１１５０℃の温度で６時間以上である請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

第２の熱処理は、最高１１５０℃の温度で６時間以上である請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

赤外線偏光解消パラメータは、ウエハマップ、不良率変動チャート、不良率平均、不良率合計、偏光解消平均値、偏光解消単位の合計、偏光解消コントラスト、およびせん断応力相当値から選択される請求項１７～１９のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願との相互参照】

【0001】

本出願は、２０２１年６月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／２１３，４６０号の利益を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示の分野は、シリコン基板を製造するためのチョクラルスキ成長条件（例えば、溶融不純物プロファイル）のエピタキシー適合性を決定するための方法に関し、特に、エピタキシー中およびエピタキシー後の熱処理中の基板のスリップ抵抗を決定するための方法に関する。

【背景技術】

【0003】

エピタキシャルウエハの製造中およびエピタキシャル後の熱サイクル中に、スリップが発生することがよくある。スリップ抵抗（slip resistance）は、先端集積回路製造技術においてますます重要な能力となっている。スリップ抵抗を検出するための従来の方法は、ウエハをさらに使用できない破壊的なプロセスである。例えば、ウエハをアニール炉で応力をかけ、ウエハ強度の指標としてウエハの反りを測定することがある。さらに、従来のプロセスでは、異なるエピタキシャル基板を、異なるエピタキシャル処理およびポストエピ処理下でスリップ抵抗を評価することができない。

【0004】

エピタキシャルウエハ製造に使用する基板は、シリコン種結晶をシリコン融液に接触させる、いわゆるチョクラルスキプロセスによって成長させることができる。シリコン種結晶とそれに付着した単結晶シリコンインゴットは融液から引き上げられる。様々なエピタキシャルプロセスや熱処理下で、得られる基板のスリップ抵抗について、チョクラルスキプロセス（例えば、融液の不純物レベルの違い）を定量的に評価できる、信頼性の高い非破壊プロセスが必要とされている。

【0005】

本セクションは、以下に説明および／または特許請求される本開示の様々な側面に関連し得る技術の様々な側面を読者に紹介することを意図している。この議論は、本開示の様々な態様をより良く理解するための背景情報を読者に提供する上で有用であると考えられる。従って、これらの記載は、このような観点から読まれるべきであり、先行技術を認めるものではないと理解されるべきである。

【発明の概要】

【0006】

本開示の一態様は、シリコン基板を製造するためのチョクラルスキ成長条件のエピタキシー適合性を決定するための方法に関する。シリコンのチャージを含むるつぼを加熱して、るつぼ内にシリコン融液を形成する。シリコン種結晶をシリコン融液に接触させる。シリコン融液は第１の不純物プロファイルを有する。シリコン種結晶を引き上げて第１の単結晶シリコンインゴットを成長させる。第１の単結晶シリコンインゴットから第１の複数のシリコン基板がスライスされる。第１の複数のシリコン基板のシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる。シリコン含有ガスは分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のエピタキシャルウエハを形成する。第１のエピタキシャルウエハは、赤外線偏光解消（infrared depolarization）によって画像化され、第１の赤外線偏光解消パラメータが決定される。シリコンのチャージを含むるつぼを加熱し、るつぼ内に第２のシリコン融液を形成する。シリコン種結晶を第２のシリコン融液に接触させる。第２のシリコン融液は、第２の不純物プロファイルを有する。第１の融液の第１の不純物プロファイルは、第２の融液の第２の不純物プロファイルとは異なる。シリコン種結晶は、第２の単結晶シリコンインゴットを成長させるために引き上げられる。第２の単結晶シリコンインゴットから第２の複数のシリコン基板がスライスされる。第２の複数のシリコン基板のシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる。シリコン含有ガスは分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のエピタキシャルウエハを形成する。第２のエピタキシャルウエハは、赤外線偏光解消によって画像化され、第２の赤外線偏光解消パラメータが決定される。基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルのエピタキシー適合性は、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて決定される。

【0007】

本開示の他の側面は、シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法に関する。シリコン基板は、処理リアクター内に配置されたサセプタ上に載置される。シリコン基板の前面をシリコン含有ガスと接触させる。シリコン含有ガスは分解して、シリコン基板上に第１のエピタキシャルシリコン層を形成する。第１のエピタキシャルシリコン層の前面にシリコン含有ガスを接触させる。シリコン含有ガスが分解して、第１のエピタキシャルシリコン層上に第２のエピタキシャルシリコン層が形成され、エピタキシャルウエハが形成される。エピタキシャルウエハは、赤外線偏光解消によって画像化され、赤外線偏光解消を決定する。

【0008】

本開示のさらに他の態様は、シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法に関する。基板は、第１の熱処理工程で熱処理される。基板は、第２の熱処理工程で熱処理される。基板は、第１および第２の熱処理行程の後、赤外線偏光解消によって画像化され、赤外線偏光解消パラメータが決定される。

【0009】

本開示の上述の態様に関連して記載された特徴の様々な改良が存在する。さらなる特徴も同様に、本開示の上述の態様に組み込むことができる。これらの改良および追加の特徴は、個々に存在してもよいし、任意の組み合わせで存在してもよい。例えば、本開示の図示された実施形態のいずれかに関連して以下で議論される様々な特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで、本開示の上述の態様のいずれかに組み込まれ得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】シリコンインゴット成長前のインゴット引上げ装置の断面図である。

【図2】シリコンインゴット成長中の図１のインゴット引上げ装置の断面図である。

【図3】エピタキシャルウエハを製造するための半導体基板の断面図である。

【図4】エピタキシャルウエハの断面図である。

【図5】シリコン基板のエピタキシー適合性を判定する方法の一実施形態のフローチャートである。

【図6】シリコン基板のエピタキシー適合性を判定する方法の他の実施形態のフローチャートである。

【図7】シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法のさらに他の実施形態のフローチャートである。

【図8】シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法のさらなる実施形態のフローチャートである。

【図9】シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法のさらなる実施形態のフローチャートである。

【図10】シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法の他の例示的な実施形態のフローチャートである。

【図11】シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法の他の実施形態のフローチャートである。

【図12】様々な開始窒素濃度に対する単結晶シリコンインゴット中の窒素濃度のグラフである。

【図13】エピタキシャル層に使用する基板を製造するために使用される様々なインゴットの酸素プロファイルの様々な酸素濃度のグラフである。

【図14】基板上にエピタキシャル層を堆積させるための処理リアクターの透視図であり、リアクターのカバーは取り外されている。

【図15】赤外線偏光解消によってエピタキシャルウエハを撮影する装置の概略図である。

【図16】赤外線偏光解消によって画像化された環状エッジリングを示すエピタキシャルウエハの上面図である。

【図17】２つのエピタキシャル層の成長後、窒素および酸素濃度が異なる融液から成長させたウエハからスライスした基板を有するエピタキシャルウエハの偏光解消を示す変動プロットである。

【図18】２つのエピタキシャル層の成長後、窒素および酸素濃度が異なる融液から成長させたウエハからスライスした基板を有するエピタキシャルウエハの偏光解消を示す他の変動プロットである。

【図19】２回の熱処理後、異なる不純物プロファイルを有する融液から成長させたウエハからスライスした基板の偏光解消を示す変動プロットである。

【0011】

図面全体を通して、対応する参照文字は対応する部分を示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示の規定は、エピタキシャル層堆積中および／またはエピ後の熱処理中の、基板のスリップ抵抗を決定することなどにより、シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法に関する。いくつかの実施形態では、エピタキシャルウエハの基板を製造するためにシリコンインゴットを成長させる融液の組成を変化させ、得られたエピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化する。画像化の結果、画像化された各ウエハについて１つ以上の赤外線偏光解消パラメータが生成される。このパラメータは、エピタキシーに対するシリコン基板（およびそれが成長する融液の不純物プロファイル）の適合性（例えば、スリップ抵抗）を決定するために使用される。

【0013】

本開示の方法は、一般に、単結晶シリコンインゴットを引き上げるように構成された任意のインゴット引上げ装置において実施されてもよい。例示的なインゴット引上げ装置（またはより単に「インゴット引上げ装置」）は、図１において全体が「１０１」で示されている。インゴット引上げ装置１０１は、サセプタ１０６によって支持された、シリコンなどの半導体または太陽電池グレード材料の融液１０４を保持するためのるつぼ１０２を含む。インゴット引上げ装置１０１は、引上げ軸Ａに沿って融液１０４からシリコンインゴット１１３（図２）を引き上げるための成長チャンバ１５２を画定する結晶引上げ装置ハウジング１０８を含む。

【0014】

るつぼ１０２は、床１２９と、床１２９から上方に延びる側壁１３１とを含む。側壁１３１は、概して垂直である。床１２９は、側壁１３１の下方に延びるるつぼ１０２の湾曲部分を含む。るつぼ１０２内には、融液面１１１（すなわち、融液－インゴット界面）を有するシリコン融液１０４が存在する。

【0015】

いくつかの実施形態では、るつぼ１０２は層状である。例えば、るつぼ１０２は、石英ベース層と、石英ベース層上に配置された合成石英ライナーとでできていてもよい。

【0016】

サセプタ１０６は、シャフト１０５によって支持される。サセプタ１０６、るつぼ１０２、シャフト１０５およびインゴット１１３（図２）は、共通の長手方向軸Ａまたは「引張り軸」Ａを有する。

【0017】

インゴット引上げ装置１０１内には、インゴット１１３を成長させて融液１０４から引き上げるための引上げ機構１１４が設けられている。引上げ機構１１４は、引上げケーブル１１８と、引上げケーブル１１８の一端に結合されたシードホルダまたはチャック１２０と、結晶成長を開始させるためにシードホルダまたはチャック１２０に結合されたシリコン種結晶１２２とを含む。引上げケーブル１１８の一端は、プーリ（図示せず）またはドラム（図示せず）、あるいは他の適切なタイプの引上げ機構、例えばシャフトに接続され、他端は、種結晶１２２を保持するチャック１２０に接続される。操作において、種結晶１２２は融液１０４に接触するように下降される。引上げ機構１１４を作動させて種結晶１２２を上昇させる。これにより、単結晶インゴット１１３（図２）が融液１０４から引き上げられる。

【0018】

加熱および結晶引き上げの間、るつぼ駆動装置１０７（例えば、モーター）が、るつぼ１０２およびサセプタ１０６を回転させる。リフト機構１１２は、成長プロセス中、引上げ軸Ａに沿ってるつぼ１０２を昇降させる。例えば、るつぼ１０２は、るつぼ１０２にあらかじめ加えられた固相多結晶シリコンの初期チャージが溶融される最も低い位置（底部ヒーター１２６の近く）にあってもよい。融液１０４を種結晶１２２に接触させ、引上げ機構１１４によって種結晶１２２を持ち上げることにより、結晶成長が開始する。インゴットが成長するにつれて、シリコン融液１０４が消費され、るつぼ１０２内の融液の高さが減少する。ルツボ１０２およびサセプタ１０６を上昇させて、融液面１１１をインゴット引上げ装置１０１（図２）に対して同じ位置またはその近傍に維持することができる。

【0019】

結晶駆動ユニット（図示せず）はまた、引上げケーブル１１８およびインゴット１１３（図２）を、るつぼ駆動ユニット１０７がるつぼ１０２を回転させる方向とは反対の方向に回転させてもよい（例えば、逆回転）。同一回転を使用する実施形態では、結晶駆動ユニットは、るつぼ駆動ユニット１０７がるつぼ１０２を回転させる方向と同じ方向に引上げケーブル１１８を回転させる。さらに、結晶駆動ユニットは、成長プロセス中に所望に応じて、インゴット１１３を融液面１１１に対して昇降させてもよい。

【0020】

インゴット引上げ装置１０１は、成長チャンバ１５２からアルゴンなどの不活性ガスを導入および引き抜く不活性ガスシステムを含んでもよい。インゴット引上げ装置１０１は、融液１０４にドーパントを導入するためのドーパント供給システム（図示せず）を含んでもよい。

【0021】

チョクラルスキ単結晶成長プロセスによれば、所定量の多結晶シリコンすなわちポリシリコンがるつぼ１０２にチャージされる。るつぼに導入された最初の半導体またはソーラーグレード材料は、１つまたは複数の加熱要素から供給される熱によって溶融され、るつぼ内にシリコン融液を形成する。インゴット引上げ装置１０１は、引上げ装置内の熱を保持するための底部断熱材１１５および側部断熱材１２４を含む。図示の実施形態では、インゴット引上げ装置１０１は、るつぼ床１２９の下方に配置された底部ヒーター１２６を含む。るつぼ１０２は、るつぼ１０２にチャージされた多結晶を溶融させるために、底部ヒーター１２６に比較的近接するように移動させることができる。

【0022】

インゴットを形成するために、種結晶１２２を融液１０４の表面１１１に接触させる。引上げ機構１１４を作動させて、融液１０４から種結晶１２２を引き上げる。次に図２を参照すると、インゴット１１３はクラウン部１４２を含み、このクラウン部１４２では、インゴットが種結晶１２２から外側に移行してテーパ状になり、目標直径に達する。インゴット１１３は、引上げ速度を増加させることによって成長する結晶の一定直径部分１４５または円筒形の「本体」を含む。インゴット１１３の本体１４５は、比較的一定の直径を有する。インゴット１１３は、本体１４５の後に直径が細くなるテールコーンまたはエンドコーン（図示せず）を含む。直径が十分に小さくなると、インゴット１１３は融液１０４から分離される。

【0023】

インゴット引上げ装置１０１は、結晶成長中に融液１０４の温度を維持するために、るつぼ１０２を包囲する側面ヒーター１３５およびサセプタ１０６を含む。側面ヒーター１３５は、るつぼ１０２が引上げ軸Ａを上下に移動するにつれて、るつぼ側壁１３１に対して半径方向外側に配置される。側面ヒーター１３５および底部ヒーター１２６は、本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意のタイプのヒーターであってよい。いくつかの実施形態では、ヒーター１３５、１２６は抵抗ヒーターである。側面ヒーター１３５および底部ヒーター１２６は、融液１０４の温度が引上げ工程全体にわたって制御されるように、制御システム（図示せず）によって制御されてもよい。

【0024】

インゴット引上げ装置１０１は、熱シールド１５１を含んでもよい。熱シールド１５１は、インゴット１１３を覆い、結晶成長中にるつぼ１０２内に配置されてもよい（図２）。

【0025】

本開示の実施形態では、第１の工程１００（図５）において、エピタキシーで使用するために続いてスライスされた基板の適合性を決定するために、チョクラルスキ成長条件が選択される。例えば、るつぼ融液の不純物濃度および／またはドーパント濃度を変化させて、エピタキシャル層が形成される結果として得られる基板の特性を変化させることができる。例えば、窒素濃度、酸素濃度、またはホウ素濃度（または他のドーパント濃度）のうちの１つ以上を、以下にさらに記載するように変化させる。いくつかの実施形態では、化合物（例えば、酸素、窒素またはホウ素）の濃度は、インゴット１１３の本体１４５のセグメントの成長中に変更される。

【0026】

いくつかの実施形態では、窒素濃度を変化させる。様々な濃度の窒素をインゴットにドープすることができる。例えば、図１２に示すように、結晶中の窒素濃度は、１×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３～１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３などの任意の適切な量であってよい。インゴット中の窒素ドーピングは偏析曲線に従うが、これは、インゴット成長開始時の窒素濃度とインゴット成長終了時の窒素濃度が、開始時の濃度にかかわらず、６～７倍異なる可能性があることを意味する。このような窒素濃度差に対応するために、偏析による窒素濃度差に応じて、結晶成長の初期、中期、および/または終期に向かって酸素濃度を異ならせるようにインゴット成長条件を制御してもよい。さらに、酸素と窒素の組み合わせは、エピタキシャルウエハの品質および走査型赤外線偏光解消（ＳＩＲＤ：Scanning Infrared Depolarization）の測定値に応じて制御してもよく、例えば、スリップ抵抗の増加をもたらすエピおよび／または熱プロセスの特別に設計された複数の工程の後に、（例えば、エピ積層欠陥のない構造を維持しながら、高温熱処理の特定の組み合わせの下で）制御してもよい。

【0027】

図１３に示すように、酸素濃度を変化させてもよい（例えば、インゴット成長の開始段階における酸素濃度を従来の方法と比較して増加させること、および／またはインゴット成長の終了段階における酸素濃度を従来の方法と比較して減少させることなど）。いくつかの実施形態では、インゴットは１２．５ｎｐｐｍａ未満の酸素濃度を有する。

【0028】

インゴット（および得られる基板）のホウ素濃度は変化させてもよい（例えば、低ドープされたものから高ドープされたものまで）。例えば、シリコン融液にホウ素をドープして、１．０×１０^１２～１．０×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の範囲のホウ素濃度を有するドープシリコンインゴット（およびスライスウエハ）を製造することができる。

【0029】

インゴット１１３が成長されると、第２の工程２００（図５）において、インゴット１１３は、エピタキシャルウエハ２０（図４）の作製に使用するための複数のシリコン基板（すなわち、ウエハ）にスライスされる。基板１は単結晶シリコンウエハである。ここで図３を参照すると、各基板１は、表面３と裏面９とを有する。

【0030】

基板１がスライスされると（例えば、第１の工程１００（図５））、基板１は加工される（例えば、インゴットからスライスされ、その後、平滑化および／または表面粗さの低減の様々な工程が続く）。第３の工程３００では、分解して基板１上にエピタキシャルシリコン層２５を形成するシリコン含有ガスと前面３を接触させることによって、基板１の前面３（図３）上にエピタキシャル層２５（図４）を堆積させる。一般に、特に断らない限り、シリコン基板上にシリコンエピタキシャル層を堆積させるために当業者に利用可能な方法のいずれかを使用することができる。例えば、エピタキシャル層２５は、図１に示す例示的な処理リアクター１１０内で堆積させることができる。リアクター１１０は、単一の半導体がエッチングされる処理チャンバ１０３を含む。ガスマニホールド１４０は、流入ガスを処理チャンバ１０３に導くために使用される。入ってくる処理ガスは、ガスマニホールド１４０を通って処理チャンバ１０３内に流れ、ガス排出ポートを通って排出される。リアクター１１０は、基板１を支持するために処理チャンバ１０３内に配置されたサセプタ１２１を含む。予熱リング１２７がサセプタ１２１を取り囲み、基板１に接触する前にプロセスガスを温度まで上昇させる。基板１を回転させて、基板１上にエピタキシャル層を均一に堆積させる。

【0031】

シリコンは、デバイスの用途に応じて適切な厚さにエピタキシャル成長させることができる。例えば、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）、プラズマエンハンスト化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、大気圧化学気相成長法（ＡＰＣＶＤ）、減圧化学気相成長法（ＲＰＣＶＤ）、または分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）を用いてシリコンを堆積させることができる。ＬＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ用のシリコン前駆体（すなわち、シリコン含有ガス）としては、メチルシラン、四水化シリコン（シラン）、トリシラン、ジシラン、ペンタシラン、ネオペンタシラン、テトラシラン、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）などが挙げられる。例えば、シリコンは、約５５０℃と約６９０℃との間の温度範囲、例えば約５８０℃と約６５０℃との間の温度範囲において、シラン（ＳｉＨ_４）を熱分解することによって堆積させることができる。チャンバ圧力は、約７０～約４００ｍＴｏｒｒの範囲である。

【0032】

いくつかの実施形態では、エピタキシャル層をホウ素でドープするために、ホウ素含有ガスをリアクター１１０に導入する。例えば、Ｂ_２Ｈ_６を堆積ガスに添加することができる。所望の特性（例えば、抵抗率）を得るために使用される雰囲気中のＢ_２Ｈ_６のモル分率は、エピタキシャル成長中の特定の基板からのホウ素の流出拡散量、汚染物質としてリアクターおよび基板に存在するｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントの量、ならびにリアクターの圧力および温度などのいくつかの要因に依存する。

【0033】

エピタキシャル層２５が堆積されると、エピタキシャルウエハ２０（本明細書では「第１の」エピタキシャルウエハと呼ぶ場合がある）は、ウエハ２０の赤外線偏光解消パラメータを決定するために、赤外線偏光解消によって画像化されてもよい（図５に示す工程４００）。エピタキシャルウエハ２０は、層の堆積後に直接画像化しもよいし、１つ以上のエピ後の工程が実行されてもよい（例えば、洗浄）。赤外線偏光解消画像は、ＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．（カリフォルニア州コロナ）から販売されているＳＩＲＤ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）システムや、Ｓｅｍｉｌａｂ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（ハンガリー、ブダペスト）から入手可能である。

【0034】

エピタキシャルウエハ２０を画像化するための装置２０１の一例を図１５に示す。レーザ２３０は偏光板２４０を通して光を送る。直線偏光された光（例えば、波長約１．３μｍ）は、その表面に対して概ね垂直にウエハ２０を透過する。図示された装置２０１は、ウエハ２０の裏面を通して光を導くが、他の実施形態では、装置２０１は、前面を通して光を導く。ウエハ２０はスキャンされながら回転される。

【0035】

アナライザ２５１は、ウエハ２０を通過する光の線形状態を測定する。アナライザ２５１は、ダイオード２５５、２５７による平行（Ｐ｜｜）および垂直（Ｐ⊥）の電磁界成分のパワーを測定する。特定の理論に束縛されることなく、ウエハ２０に常駐する応力場は、応力誘起複屈折により偏光状態を変化させると考えられる。偏光解消は、レーザ光によって貫通された体積内の局所的な応力と線形相関があると考えられる。

【0036】

偏光解消は、以下：

のように測定することができる。
分偏光解消（Ｄ）は無次元値で、０から２の範囲である。偏光解消（Ｄ）がゼロに近づくと、複屈折はほとんど観察されず、画像化されたウエハサイトに応力がないことを示す。偏光解消（Ｄ）が１に近づくと、円偏光が見られる。偏光解消（Ｄ）が２に近づくと、ハーフプレート（偏光の完全なシフト）を示す。偏光解消（Ｄ）は、１ＤＵ＝１０^－６＊Ｄである偏光解消単位（ＤＵ）で表されてもよい。いくつかの実施形態では、偏光解消コントラスト（ＤＣ）：

によって定義されるグローバル応力が使用されてもよい。
いくつかの実施形態では、せん断応力相当値（Ｇ）が決定されてもよい（ＰＶＡ ＴｅＰｌａ ＳＩＲＤユーザーマニュアル（２００７年）の３３～３９頁参照。ユーザーマニュアルは、参照により本明細書に組み込まれる）。

【0037】

偏光解消は、スキャンされた表面の「トラック」単位で測定してもよく、各トラックは、偏光解消が測定されるトラック内の多数の「トラックポイント」を有する（参照により本明細書に組み込まれるＰＶＡ ＴｅＰｌａ ＳＩＲＤユーザーマニュアル（２００７年）の３２頁参照）。各トラックについて平均を設定し、平均から逸脱したトラックポイントの割合を記録してもよい（すなわち、「不良率」）。トラックポイントの不良率は、トラックの平均偏光解消からの最小偏差（平均の±２０％、または±３０％、±４０％、または±５０％）に基づいてもよい。分解能は、トラック内で測定されるトラックポイントの数を変更することによって、またトラック分離によって調整することができる。

【0038】

ここで図１６を参照すると、本開示のいくつかの実施形態では、赤外線偏光解消パラメータを決定するために、エピタキシャルウエハ２０の環状エッジ領域３０２のみが赤外線偏光解消によって画像化される。例えば、環状エッジ領域３０２は、エピタキシャルウエハ２０の半径Ｒの少なくとも約８５％から円方向エッジ３１５に向かって延びてもよい。他の実施形態では、環状エッジ領域３０２は、エピタキシャルウエハの半径Ｒの少なくとも約９０％または少なくとも約９５％から、周方向エッジ３１５に向かって延びている。環状エッジ領域３０２は、周方向エッジ３１５で終了してもよいし、エッジ３１５の手前で終了してもよい。例えば、環状エッジ領域は、半径Ｒの９９．５％まで、あるいは半径Ｒの９９．９％まで延びてもよい。他の実施形態では、環状エッジ領域のみでウエハ２０を画像化するのではなく、ウエハ全体が画像化される（任意に、エッジ除外領域は画像化されない）。

【0039】

ウエハ２０の赤外線偏光解消パラメータは、一般に、ウエハ画像の特性評価に基づく任意のパラメータ（図５の工程５００）であってもよい。例えば、赤外線偏光解消パラメータは、ウエハマップ（例えば、欠陥、応力ポイント、不良率トラックポイントまたはスキャンの他の特性を示すウエハの画像）であってもよい。代替的または追加的に、パラメータはトラックポイントの「不良率」（例えば、不良率変動チャート、不良率平均、または不良率合計）に関連してもよい。代替的または追加的に、パラメータは、偏光解消値（例えば、平均偏光解消値または総偏光解消値）、偏光解消コントラストまたはせん断応相当価に関連してもよい。

【0040】

赤外線偏光解消パラメータが決定されると、エピタキシーに使用する基板の適合性が決定される。例えば、パラメータを閾値パラメータと比較してもよいし、および／またはパラメータが閾値範囲内にあるかどうかを判定してもよい。

【0041】

本開示のいくつかの実施形態では、異なる不純物プロファイルを有する融液から成長したインゴットからスライスされた２つ以上のエピタキシャルウエハが赤外線偏光解消によって画像化され、それぞれの赤外線偏光解消パラメータが比較されて、エピタキシーに使用される基板を製造するための１つ以上のインゴット成長パラメータ（例えば、１つ以上の不純物プロファイル）の適合性（例えば、強度および／またはスリップ抵抗、および任意選択で下流の熱処理後）が判定される。例えば、第１のエピタキシャルウエハを製造するために、シリコン融液が形成された後、種結晶１２２は、第１の不純物プロファイル（例えば、酸素、窒素、またはホウ素または他のドーパントの濃度）を有する融液と接触させられる。種結晶を引き上げて第１の単結晶シリコンインゴットを形成し、第１の複数のシリコン基板を単結晶シリコンインゴットからスライスする。シリコン基板の１つにエピタキシャル層を堆積し、第１のエピタキシャルウエハを形成する。第１のエピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する。

【0042】

本開示の実施形態に従って、第２の不純物プロファイル（例えば、１つまたは複数の不純物の濃度が異なるなど、異なる不純物プロファイル）を有する第２の融液が（同じまたは異なる結晶引上げ装置、あるいは異なる結晶引上げ装置でも）形成される。シリコン種結晶（前と同じ結晶または異なる結晶）を第２のシリコン融液に接触させ、引き上げて第２の単結晶シリコンインゴットを成長させる。第２の単結晶シリコンインゴットを第２の複数のシリコン基板にスライスする。シリコン基板の１つにエピタキシャル層を堆積し、第２のエピタキシャルウエハを形成する。第２のエピタキシャルウエハは、第２の赤外線偏光解消パラメータを決定するために赤外線偏光解消によって画像化される。エピタキシャル用基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルの適合性は、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて決定されてもよい。

【0043】

いくつかの実施形態では、第１および第２のインゴットの各々からスライスされた複数のウエハを上述のように処理して、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータを決定してもよい（例えば、偏光解消パラメータは各インゴットについて平均化される）。例えば、エピタキシャル層は、第１のシリコンインゴットからスライスされた第１の複数のシリコンウエハのバッチ上に堆積されてもよく、エピタキシャル層は、第２のシリコンインゴットからスライスされた第２の複数のシリコンウエハのバッチ上に堆積されてもよい。第１のバッチのエピタキシャルウエハは、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定するために赤外線偏光解消によって画像化されてもよく、第２のバッチのエピタキシャルウエハは、第２の赤外線偏光解消パラメータを決定するために赤外線偏光解消によって画像化されてもよい。

【0044】

いくつかの実施形態では、バッチ（すなわち、複数）のインゴットが、第１の不純物プロファイルを有する１つまたは複数の融液から成長され、および／またはバッチのインゴットが、第２の不純物プロファイルを有する１つまたは複数の融液から成長され、得られたエピタキシャルウエハが、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータを決定するために赤外線偏光解消によって画像化されてもよい。例えば、第１の不純物プロファイルを有する融液から第１のバッチの単結晶シリコンインゴットが形成される。第１のバッチの２つ以上の単結晶シリコンインゴットから第１の複数のシリコン基板をスライスし、第１の複数のシリコン基板の前面をシリコン含有ガスと接触させて第１のバッチのエピタキシャルウエハを形成する。第２の不純物プロファイルを有する融液から単結晶シリコンインゴットの第２のバッチを形成する。第２のバッチの２つ以上の単結晶シリコンインゴットから第２の複数のシリコン基板がスライスされる。第２の複数のシリコン基板の前面をシリコン含有ガスに接触させる。シリコン含有ガスは分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のバッチのエピタキシャルウエハを形成する。第１および第２のバッチのエピタキシャルウエハの各々を赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータおよび第２の赤外線偏光解消パラメータを決定する。例えば、偏光解消パラメータは、それぞれ第１および第２の不純物プロファイルを有する融液から成長したインゴットからスライスされたウエハについて平均化することができる。

【0045】

本開示の実施形態に従って、基板を製造するための融液の不純物プロファイル（例えば、酸素、窒素、ホウ素、または他のドーパントもしくは不純物）のエピタキシー適合性は、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて決定されてもよい。例えば、第１の赤外線偏光解消パラメータを第２の赤外線偏光解消パラメータと比較して、エピタキシャル成長に適した不純物プロファイルを決定することができる。あるいは、または加えて、第１および第２の赤外線偏光解消パラメータを閾値パラメータ（例えば、基板のスリップ抵抗が許容可能であることが知られているパラメータ）と比較することもできる。このような閾値パラメータは、エピタキシャル成長において許容可能なスリップ抵抗を有することが知られている、または発見されている基板の赤外線偏光解消パラメータを決定することによって、決定されてもよい。本開示の実施形態に従って、第１の赤外線偏光解消パラメータおよび第２の赤外線偏光解消パラメータは同じパラメータである。

【0046】

２つ以上のエピタキシャルウエハが画像化される実施形態では、エピタキシャルシリコン層は、同じプロセス条件（例えば、プロセス時間および温度）で各シリコン基板上に形成されてもよい。同一または類似のプロセス条件を使用することで、ウエハを比較する際のスリップ性能におけるプロセス条件の影響を低減することができる。

【0047】

次に図６を参照すると、いくつかの実施形態では、工程２５０においてエピタキシャル層が堆積された後、画像化３００の前に、ウエハは熱処理工程３５０を受けてもよい（例えば、複数のウエハが画像化される場合、両方のウエハが同じ条件で熱処理される）。熱処理工程３５０は、下流のデバイス製造中に使用される熱処理を模倣してもよい。例えば、熱処理は、最高１１５０℃で、６時間以上加熱することを含んでもよい。図７に示すように、いくつかの実施形態では、第１の熱処理３５０（例えば、１１５０℃まで、６時間以上の加熱）の後に第２の熱処理３７５が実行される。第２の熱処理３７５は、ウエハが第１の熱処理後に冷却された後に実行されてもよい。

【0048】

いくつかの実施形態では、また図８に示すように、赤外線偏光解消画像４００の前に、第１のエピタキシャル層上に第２のエピタキシャル層を堆積する（工程３２５）。このような実施形態では、基板表面に２つの地層が存在する（すなわち、２つの異なる層）。第２のエピタキシャル層は、第１の層の堆積と同様のプロセス条件で堆積してもよいし、異なるプロセス条件を用いてもよい。任意選択で、第２のエピタキシャル層３２５の堆積後に熱処理３５０（図９）を行ってもよい（例えば、１１５０℃まで、６時間以上加熱する）。任意選択で、第１の熱処理３５０の後に第２の熱処理３７５（図１０）を行ってもよい。いくつかの実施形態では、熱処理は、第１および第２のエピタキシャル層の堆積の間に行われる。

【0049】

ここで図１１を参照すると、いくつかの実施形態では、エピタキシャル層は堆積されない。その代わりに、２つの熱処理３５０、３７５が実行される（例えば、連続して）。

【0050】

ウエハを製造するための１つまたは複数のチョクラルスキ成長パラメータのエピタキシー適合性を決定するための従来の方法と比較して、本開示の方法にはいくつかの利点がある。本方法は、様々な種類の基板を評価する際に、異なるエピタキシャルプロセスおよびエピ後の熱処理下でのスリップ特性を定量的に特徴付け、比較することができる。特性評価プロセスは、テストされた各ウエハに対して一貫している。この方法は非破壊的であるため、画像化および特性評価後、試験済みウエハを商業的に使用することができる。半導体構造のエッジ領域のみを画像化する実施形態では、画像化時間を増加させることなく、エピタキシャルウエハを比較的短時間でスキャンし、および／またはよりシャープな解像度を使用することができる。ウエハエッジに主に存在する内部応力場により、高温エピプロセスが熱衝撃を与えることが判明しているため、エッジ領域の画像化はウエハ強度を代表するものである。赤外線偏光解消は、他の方法（例えば、表面スキャンやＸＲＴ）とは異なり、内部応力を検出することができ、他の方法よりも感度が高いという特徴がある。従来の方法（例えばＸＲＴ）はウエハマップのみを生成し、定量的ではない。

【0051】

画像化前に基板上に２つのエピタキシャル層を成長させる実施形態では、スリップが指数関数的に増殖する可能性があり、これによりスリップの描出が促進される。さらに２回の熱処理および／または２層以上のエピタキシャル層の成長を使用することで、顧客の下流工程をよりよくシミュレートできる可能性がある。

【0052】

実施例
本開示のプロセスは、以下の実施例によってさらに説明される。これらの実施例は、限定的な意味で捉えられるべきではない。

【0053】

実施例１：溶融窒素および酸素の変化がスリップ抵抗に及ぼす影響および２つのエピタキシャル層による特性評価
チョクラルスキ成長条件を変化させ、融液中および得られた単結晶シリコンインゴット（３００ｍｍ）中の窒素および酸素濃度を変化させた。基板は、８μｍ堆積と５μｍ堆積の２回のエピ成長プロセスを経た（いずれも堆積温度１１３０℃、堆積速度１．８μｍ／分）。エピタキシャルウエハは、ＳＩＲＤ装置（ＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州、コロラド））で、赤外線偏光解消（～１．３μｍ）により画像化された。各ウエハの１４４ｍｍから１４９ｍｍ（半径の０．９６％から９９．３％）の環状エッジ領域をスキャンした。不良率５％（４０ＤＵ）を目標上限とした。

【0054】

実施例２：エピタキシャル層堆積を伴わない２段階熱処理による特性評価
チョクラルスキ成長条件を変化させ、融液中および得られた単結晶シリコンインゴット（３００ｍｍ）中の窒素および酸素の濃度を変化させた。基板は、それぞれ１１００℃で８０分間の熱処理を２回行った（エピタキシャル層堆積なし）。この基板をＳＩＲＤ装置（ＰＶＡ ＴｅＰｌａ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（カリフォルニア州、コロラド））で、赤外線偏光解消（～１．３μｍ）により画像化された。各ウエハの１４４ｍｍから１４９ｍｍ（半径の０．９６％から９９．３％）の環状エッジ領域をスキャンした。不良率５％（４０ＤＵ）を目標上限とした。図１４に示すように、２種類の結晶（ＡおよびＤ）は仕様を満たし、２種類のインゴット（ＢおよびＣ）は仕様を満たさなかった。

【0055】

本明細書において、寸法、濃度、温度、または他の物理的もしくは化学的特性もしくは特性の範囲と共に使用される場合の用語「約（ａｂｏｕｔ）」、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「本質的に（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ）」、および「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、例えば、丸め、測定方法、または他の統計的変動に起因する変動を含む、特性もしくは特徴の範囲の上限および／または下限に存在し得る変動をカバーすることを意味する。

【0056】

本開示の要素またはその実施形態を紹介する場合、冠詞「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、および「該（ｓａｉｄ）」は、要素が１つ以上存在することを意味することを意図する。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。特定の向きを示す用語（例えば、「上部（ｔｏｐ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「側部（ｓｉｄｅ）」など）の使用は、説明の便宜のためであり、記載される項目の特定の向きを必要とするものではない。

【0057】

本開示の範囲から逸脱することなく、上述の構成および方法において様々な変更がなされ得るので、上述の説明に含まれ、添付の図面に示される全ての事項は、例示的なものとして解釈され、限定的な意味において解釈されないことが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン基板を製造するためのチョクラルスキ成長条件のエピタキシー適合性を決定するための方法であって、
シリコンのチャージを含むるつぼを加熱して、るつぼ内にシリコン融液を形成させる工程；
シリコン種結晶をシリコン融液に接触させる工程であって、シリコン融液は第１の不純物プロファイルを有する工程；
シリコン種結晶を引き上げて、第１の単結晶シリコンインゴットを成長させる工程；
第１の単結晶シリコンインゴットから第１の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第１の複数のシリコン基板のうちのシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のエピタキシャルウエハを形成する工程；
第１のエピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；
シリコンのチャージを含むるつぼを加熱して、るつぼ内に第２のシリコン融液を形成させる工程；
シリコン種結晶を第２のシリコン融液と接触させる工程であって、第２のシリコン融液は第２の不純物プロファイルを有し、第１の融液の第１の不純物プロファイルは第２の融液の第２の不純物プロファイルと異なる工程；
シリコン種結晶を引き上げて第２の単結晶シリコンインゴットを成長させる工程；
第２の単結晶シリコンインゴットから第２の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第２の複数のシリコン基板のうちのシリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のエピタキシャルウエハを形成する工程；
第２のエピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第２の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；および、
第１および第２の赤外線偏光解消パラメータに基づいて、基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルのエピタキシー適合性を決定する工程、を含む方法。

【請求項2】

基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルのエピタキシー適合性を決定する工程は、第１の赤外線偏光解消パラメータと第２の赤外線偏光解消パラメータとを比較する工程を含む請求項１に記載の方法。

【請求項3】

第１の赤外線偏光解消パラメータと第２の赤外線偏光解消パラメータは、同じパラメータである請求項２に記載の方法。

【請求項4】

基板を製造するための第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルのエピタキシー適合性を決定する工程は、基板のスリップ抵抗を決定する工程を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

第１の赤外線偏光解消パラメータおよび第２の赤外線偏光解消パラメータは、それぞれ、ウエハマップ、不良率変動チャート、不良率平均、不良率合計、偏光解消平均値、偏光解消値の合計、偏光解消コントラスト、およびせん断応力相当値から選択される請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

第１の赤外線偏光解消パラメータおよび第２の赤外線偏光解消パラメータは、偏光解消値に関連する請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

第１の不純物プロファイルおよび第２の不純物プロファイルは、融液中の酸素、窒素、またはホウ素の濃度に関連する請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

第１のエピタキシャルウエハを画像化する前に、第１のエピタキシャルウエハを熱処理する工程；および、
第２のエピタキシャルウエハを画像化する前に、第２エピタキシャルウエハを熱処理する工程、をさらに含む請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

エピタキシャルシリコン層が第２のエピタキシャルウエハを形成するために第２の複数の基板のシリコン基板上に形成されるのと同じプロセス条件下で、エピタキシャルシリコン層は、第１のエピタキシャルウエハを形成するために第１の複数の基板のシリコン基板上に形成される、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

第１および第２のエピタキシャルウエハの環状エッジ領域のみが画像化される請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

第１の複数のシリコン基板のバッチの前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；
エピタキシャルウエハの第１のバッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；
第２の複数のシリコン基板のバッチの前面をシリコン含有ガスと接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；および、
エピタキシャルウエハの第２のバッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によってイメージングし、第２の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

第１の不純物プロファイルを有する融液から第１のバッチの単結晶シリコンインゴットを形成する工程であって、第１の単結晶シリコンインゴットは第１のバッチの一部である工程；
第１のバッチの２つ以上の単結晶シリコンインゴットから第１の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第１の複数のシリコン基板の前面をシリコン含有ガスと接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第１のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；
エピタキシャルウエハの第１のバッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第１の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程；
第２の不純物プロファイルを有する融液から第２のバッチの単結晶シリコンインゴットを形成する工程であって、第２の単結晶シリコンインゴットは第２のバッチの一部である工程；
第２バッチの２つ以上の単結晶シリコンインゴットから第２の複数のシリコン基板をスライスする工程；
第２の複数のシリコン基板の前面をシリコン含有ガスと接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上にエピタキシャルシリコン層を形成し、第２のバッチのエピタキシャルウエハを形成する工程；および、
エピタキシャルウエハの第２バッチの各エピタキシャルウエハを赤外線偏光解消によって画像化し、第２の赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法であって、
シリコン基板を、処理リアクター内に配置されたサセプタ上に載置する工程；
シリコン基板の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解してシリコン基板上に第１のエピタキシャルシリコン層を形成する工程；
第１のエピタキシャルシリコン層の前面にシリコン含有ガスを接触させる工程であって、シリコン含有ガスが分解して前記第１のエピタキシャルシリコン層上に第２のエピタキシャルシリコン層を形成し、エピタキシャルウエハを形成する工程；および、
赤外線偏光解消によってエピタキシャルウエハを画像化し、赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む方法。

【請求項14】

エピタキシャルウエハを画像化する前に、基板を熱処理する工程を含む請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

第２のエピタキシャルシリコン層を形成した後に、基板を熱処理する請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

第１エピタキシャルシリコン層を形成した後、かつ第２エピタキシャルシリコン層を形成する前に、基板を加熱する請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

シリコン基板のエピタキシー適合性を決定する方法であって、
第１の熱処理工程で基板を熱処理する工程；
第２の熱処理工程で基板を熱処理する工程；および、
第１および第２の熱処理工程の後、赤外線偏光解消によって基板を画像化し、赤外線偏光解消パラメータを決定する工程、
を含む方法。

【請求項18】

第１の熱処理は、最高１１５０℃の温度で６時間以上である請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

第２の熱処理は、最高１１５０℃の温度で６時間以上である請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

赤外線偏光解消パラメータは、ウエハマップ、不良率変動チャート、不良率平均、不良率合計、偏光解消平均値、偏光解消単位の合計、偏光解消コントラスト、およびせん断応力相当値から選択される請求項１７～１９のいずれか１項に記載の方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0021】

チョクラルスキ単結晶成長プロセスによれば、所定量の多結晶シリコンすなわちポリシリコンがるつぼ１０２にチャージされる。るつぼに導入された最初の半導体またはソーラーグレード材料は、１つまたは複数の加熱要素から供給される熱によって溶融され、るつぼ内にシリコン融液を形成する。インゴット引上げ装置１０１は、インゴット引上げ装置内の熱を保持するための底部断熱材１１５および側部断熱材１２４を含む。図示の実施形態では、インゴット引上げ装置１０１は、るつぼ床１２９の下方に配置された底部ヒーター１２６を含む。るつぼ１０２は、るつぼ１０２にチャージされた多結晶を溶融させるために、底部ヒーター１２６に比較的近接するように移動させることができる。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0047】

次に図６を参照すると、いくつかの実施形態では、工程３００においてエピタキシャル層が堆積された後、画像化４００の前に、ウエハは熱処理工程３５０を受けてもよい（例えば、複数のウエハが画像化される場合、両方のウエハが同じ条件で熱処理される）。熱処理工程３５０は、下流のデバイス製造中に使用される熱処理を模倣してもよい。例えば、熱処理は、最高１１５０℃で、６時間以上加熱することを含んでもよい。図７に示すように、いくつかの実施形態では、第１の熱処理３５０（例えば、１１５０℃まで、６時間以上の加熱）の後に第２の熱処理３７５が実行される。第２の熱処理３７５は、ウエハが第１の熱処理後に冷却された後に実行されてもよい。

【手続補正4】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図1】

【手続補正5】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図2】

【手続補正6】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図16】

【国際調査報告】