JP3784300B2

JP3784300B2 - Evaluation method of micro-defects in silicon wafer

Info

Publication number: JP3784300B2
Application number: JP2001341743A
Authority: JP
Inventors: 延恵荒木
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: JP2003142544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハの微小欠陥の評価方法に関し、より詳細には、鏡面加工されたシリコンウエハの表面のみならず、表層部に存在するより小サイズの微小欠陥を検出することができるシリコンウエハの微小欠陥の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造用シリコンウエハは、単結晶シリコンインゴットをスライサー等でスライスした後、ラッピング、ベベリング、エッチング、ポリッシング、洗浄等の表面処理を施すことにより、付着異物等のパーティクルや表面欠陥等がほとんど存在しない清浄かつ平滑な鏡面状に仕上げられる。
そして、上記工程および仕上げにおいては、該処理中のウエハまたは仕上げられたウエハ表面の鏡面平滑度、微小欠陥等の存在状態、清浄度等を、表面検査装置等を用いて測定することにより、検査が行われている。
【０００３】
従来、このような検査においては、例えば、パーティクルカウンタ等の光散乱方式の表面検査装置を用いて、ウエハ表面に存在する微小ピット等の欠陥およびダスト等の付着パーティクルを、光散乱体（ＬＰＤ；Light Point Defect）として区別することなく検出し、これを測定評価する方法が、一般的に採用されていた。
このパーティクルカウンタにより検出されるＬＰＤは、ウエハ表面に存在する微小ピット等の欠陥に起因する凹形状およびダスト等の付着パーティクルに起因する凸形状をともに反映するものである。
また、パーティクルカウンタにより検出されるＬＰＤのサイズは、シリコンウエハの平滑度に左右される。
【０００４】
ところが、近年、ウエハ上に形成されるデバイスの高集積化に伴い、より高品質のシリコンウエハを提供するために、検査において、ウエハのデバイス形成面に存在する欠陥の正確な検出評価が要求されるようになってきた。
特に、ＣＯＰ（Crystal Originated Particle）と呼ばれる極微小な欠陥が、半導体の性能上から問題視されるようになり、シリコンウエハ表層部に存在するＣＯＰの正確な検出評価が強く要求されるようになってきた。
【０００５】
このＣＯＰ欠陥は、チョコラルスキー（ＣＺ）法による単結晶引上げの際に形成されるものであり、いわゆるグローン・イン（Grown-in）欠陥の一種である。ＣＯＰ欠陥の形成は、引上げ条件に左右され、その多くは、０．１〜０．２μｍ程度の欠陥サイズを有しており、原子空孔のクラスターと考えられ、ウエハ表層部においては、転位ループとして存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＣＯＰ欠陥等の微小欠陥を、パーティクルカウンタを用いて評価するためには、０．１μｍ前後までのサイズのＬＰＤを正確に検出する必要があるが、パーティクルカウンタによるＬＰＤの検出下限界は、通常０．１μｍ程度である。
しかも、上記したように、検出可能なＬＰＤサイズは鏡面加工時の平滑度に左右されるため、サイズが０．１μｍ程度のＬＰＤを検出するには、鏡面加工に、特別の注意を払う必要があり、微小欠陥の検出評価は、高度な加工技術、手間、時間、コストを要するものであった。
【０００７】
これに対しては、例えば、特開平３−２３３９５５号公報、特開２０００−１１４３３３号公報等に、上記のような微小欠陥をＬＰＤとして検出する際、酸やアルカリ等の薬液を用いたエッチング処理により、欠陥の凹形状を拡大させて検出する方法が開示されている。
しかしながら、これらの方法は、エッチングの際に発生するムラやサイズ変化量の調整が困難である等の問題点を有するものであった。
【０００８】
また、シリコンウエハの品質評価としては、デバイス形成に影響を及ぼす領域であるウエハの表層部に存在する欠陥の検出評価が要求されるが、パーティクルカウンタによる検出では、ウエハ表面の評価を行うことができても、ウエハ表層内部の評価を行うことはできなかった。
これに対しては、エッチングにより、表層を除去する方法も提案されているが、これも、エッチング処理による上記と同様の問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、鏡面加工により平滑化されたシリコンウエハ表面において、光散乱式表面検査装置の検出下限界よりも小さいサイズの微小欠陥を検出することができ、しかも、ウエハ表面だけでなく、その上に形成されるデバイスの性能に影響を及ぼすウエハ表層内部に存在する微小欠陥をも検出することができるシリコンウエハの微小欠陥の評価方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシリコンウエハの微小欠陥の評価方法は、鏡面加工されたシリコンウエハ表層部に存在する微小欠陥を、光散乱式表面検査装置を用いて、光散乱体として検出するシリコンウエハの微小欠陥の評価方法において、前記シリコンウエハ表面の光散乱体を、レーザ光散乱式表面検査装置を用いて検出した後、該シリコンウエハ表面に酸化膜を形成し、該酸化膜を形成したシリコンウエハ表面の光散乱体を、レーザ光散乱式表面検査装置を用いて検出し、酸化膜形成後にサイズが拡大した光散乱体および新たに検出された光散乱体をシリコンウエハ表層部に存在する微小欠陥と判定することを特徴とする。
このように、ウエハ表面に酸化膜を形成させることにより、レーザ光散乱式表面検査装置の検出下限界より小さいサイズの微小欠陥を拡大させて、正確に検出することができる。また、ウエハ表面のみならず、表層内部に存在する微小欠陥をも検出評価することができる。
【００１１】
前記酸化膜の厚さは、５〜１０００ｎｍであることが好ましい。
ウエハ表面に形成される酸化膜の厚さは、ウエハ上に形成されるデバイスの性能に影響を及ぼす欠陥の深さ、酸化膜の光透過性、酸化膜の均質性等の観点から、上記範囲であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明に係るシリコンウエハの微小欠陥の評価方法は、まず、検査対象となる鏡面加工されたシリコンウエハについて、その表面のＬＰＤを、レーザ光散乱式表面検査装置を用いて検出する。その後、該シリコンウエハ表面に酸化膜を形成する。そして、該酸化膜を形成したシリコンウエハ表面のＬＰＤを、レーザ光散乱式表面検査装置を用いて検出することにより、シリコンウエハの微小欠陥を評価するものである。
このように、ウエハ表面に酸化膜を形成させることによって、鏡面加工により平滑化されたシリコンウエハ表面において、パーティクルカウンタ等のレーザ光散乱式表面検査装置では、検出下限界付近であるために、正確に検出することが困難であった０．１μｍ前後のサイズの微小欠陥を、正確に検出することができる。また、ウエハ表面のみならず、表層内部に存在する微小欠陥をも検出評価することができる。
【００１３】
パーティクルカウンタでは通常、検出されないほどサイズが小さいシリコンウエハ表面の凹凸形状（微小欠陥）は、ウエハ表面に酸化膜を形成させることによって、その微小欠陥が拡大し、検出可能なＬＰＤサイズとなる。
また、シリコンウエハ表層部に存在する微小欠陥は、形成された酸化膜との界面で、または、酸化膜内に取り込まれて、そのサイズが拡大される。
すなわち、シリコン（Ｓｉ）は酸化され、ＳｉＯ₂等の酸化物になると、体積は約２倍に膨張する。これに伴い、シリコンウエハ中の微小欠陥も、酸化により拡大し、ＬＰＤとして検出可能なサイズとなる。
【００１４】
また、シリコン酸化膜は光透過性を有するため、酸化膜が形成されたウエハ表面について、シリコン層とシリコン酸化膜界面に存在する、または、酸化膜内に取り込まれた欠陥を、パーティクルカウンタを用いて、ＬＰＤとして検出評価することができる。
また、シリコン酸化膜が形成された状態で評価を行うことは、デバイス形成領域またはデバイスを擬似的に反映しており、酸化薄膜特性等の品質評価の観点からも、価値のある評価方法であると言える。
【００１５】
本発明に係る評価方法において、検査対象となるシリコンウエハは、通常の半導体用シリコンウエハであれば、特に限定されないが、主に、ＣＺ法により引上げられたシリコン単結晶から得られたシリコンウエハを対象とする。
さらに、前記シリコンウエハとしては、プライムウエハに限られず、それ以外にも、表面近傍に無欠陥（ＤＺ）層が形成されたＤＺ−Ｇウエハ、水素ガス熱処理したウエハ、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩウエハ等を対象とすることができる。
【００１６】
上述のように、ＣＺ法により引上げられた単結晶から作成されたシリコンウエハ中には、グローン・イン欠陥と呼ばれる欠陥が存在し、その一つとして、原子空孔のクラスターと考えられているＣＯＰ欠陥がある。
このＣＯＰ欠陥が、デバイス形成面となるシリコンウエハ表面および表層部に存在すると、そのウエハ上に形成されたデバイスの性能に悪影響を及ぼす。このため、このウエハ表層部に存在するＣＯＰ欠陥を正確に検出評価することは、半導体製造プロセスでの品質管理において重要である。
【００１７】
本発明に係る評価方法において、検出対象とされるシリコンウエハは、その表面を鏡面加工されたものである。
パーティクルカウンタ等のレーザ光散乱式表面検査装置のＬＰＤ検出下限界サイズは、ウエハ表面の平滑度に依存するものであるが、本発明においては、酸化膜形成後に検出評価を行うことを特徴とするものであるため、従来のように、高度に平滑化されることは要求されない。
この鏡面加工は、通常の機械研磨のほか、メカノケミカル研磨等によって行うことができる。
【００１８】
本発明に係る評価方法は、上記のようにして鏡面加工されたシリコンウエハについて、パーティクルカウンタを用いて、ＬＰＤを検出することにより行われる。
具体的には、前記鏡面加工されたウエハについて、パーティクルカウンタを用いてＬＰＤを検出し、その検出された各ＬＰＤの位置、サイズ、数を測定する。
光散乱式表面検査装置であるパーティクルカウンタとしては、特に、レーザ光散乱式表面検査装置が、検出精度等の観点から、好適に用いられる。
【００１９】
上記のようにして、ＬＰＤを検出測定した後、ウエハ表面に酸化膜を形成する。
前記酸化膜の厚さは、５〜１０００ｎｍ、特に１０〜５００ｎｍの範囲にあることが、ウエハ上に形成されるデバイス性能に影響を及ぼさないための欠陥の深さ、ＬＰＤ検出において十分な光透過性を有する酸化膜の厚さ、形成される酸化膜の均質性の担保等の観点から好ましい。
【００２０】
酸化膜の形成は、例えば、抵抗加熱式熱処理炉等のバッチ式炉、急速加熱・急速冷却装置等の炉内にウエハを配置し、酸素ガス、水蒸気、酸素ガスと水素ガスの混合燃焼ガス等の雰囲気中で、加熱して酸化処理することにより行われる。
このときの加熱温度、処理時間等は、雰囲気ガスの種類や状態、形成する酸化膜の膜厚等に応じて適宜設定される。
【００２１】
本発明に係る評価方法においては、上記のようにして酸化膜が形成されたシリコンウエハについて、再度、酸化膜形成前のＬＰＤ検出測定と同様の条件で、ＬＰＤ測定を行う。
そして、酸化膜形成後と酸化膜形成前のＬＰＤ検出測定結果とを対比して、酸化膜形成前に検出されたＬＰＤの位置において、酸化膜形成後にはＬＰＤのサイズが縮小または消失したもの等は、ダスト等の凸形状に起因するＬＰＤであると予想され、それ以外のＬＰＤは、ＣＯＰ等の微小欠陥（凹形状）に起因するＬＰＤであると予想される。
【００２２】
後述する実施例に示すように、ＣＯＰ等の凹形状の微小欠陥は、サイズが０．１〜０．２μｍ程度の範囲に集中している（図１参照）が、上記酸化膜形成によって、そのサイズは平均約５％、最大で２０％程度拡大される（表１参照）。
したがって、酸化膜形成前に検出されたＬＰＤの位置において、酸化膜形成後にＬＰＤのサイズが拡大したものは、検出下限界以上のサイズであり、ウエハ表面に存在していた欠陥であると考えられる。
【００２３】
また、酸化膜形成前には検出されず、酸化膜形成後に新たに検出されたＬＰＤは、酸化膜形成前のウエハ表層部に存在してはいたが、パーティクルカウンタの検出下限界より小さいサイズであるために、酸化膜形成前には検出されなかったと考えられる。そして、このＬＰＤは、ウエハ表面に酸化膜が形成されることによって、欠陥サイズが拡大されたため、または、欠陥がシリコンと酸化膜の界面に現れもしくは酸化膜内に取り込まれたため、酸化膜形成後には検出可能となったものである。
【００２４】
本発明に係る評価方法は、鏡面加工されたシリコンウエハの表面から深さ４５０ｎｍまで、すなわち、ウエハ上に形成されるデバイスの性能に影響を及ぼす深さまでの表層部に存在する、サイズ０．０７μｍ以上、特に０．１μｍ以上の微小欠陥を正確に検出評価する際に、好適に用いることができる。
このため、半導体製造プロセスにおけるシリコンウエハの品質管理のための高精度な検査に有用である。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例］
まず、鏡面加工された８インチＰ-Typeシリコンウエハについて、レーザ光散乱式パーティクルカウンタ（SFS6200：Tencor社製、分解能０．００１μｍ）を用いて、ＬＰＤを検出し、その検出されたＬＰＤの位置、サイズ（０．１０８μｍ以上）および数を測定した。
次に、このウエハを、酸素ガスと水素ガス（Ｏ₂：Ｈ₂＝４：７（ｖｏｌ））を用いて、１０００℃で５分間、燃焼酸化させ、ウエハ表面に、厚さ４０ｎｍの酸化膜を形成した。
この酸化膜形成後のウエハについて、前記パーティクルカウンタを用いて、酸化膜形成前と同様の条件で、ＬＰＤの検出測定を行った。
これらの測定結果を、図１、図２、表１に示す。
図１には、酸化膜形成前後でのＬＰＤサイズ分布を、図２には、酸化膜形成前後のＬＰＤの位置を示す。また、表１には、酸化膜形成前後で、同位置に検出されたＬＰＤのサイズ変化量を示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
図１に示したように、酸化膜形成後は、酸化膜形成前に比べて、ＬＰＤは明らかにサイズが拡大し、しかも、検出される数も増加した。
また、図２に示したように、酸化膜形成前に検出されたＬＰＤほとんどは、酸化膜形成後においても同位置で検出されており（同位置検出率９９．２％；１０２３個）、また、表１に示したように、この酸化膜形成前後において同位置で検出されたＬＰＤのうちの８５％は、サイズが０．００５μｍ以上拡大していることが認められた。
したがって、ウエハ表面に酸化膜を形成することによって、パーティクルカウンタの検出下限界よりも小さいＬＰＤサイズである微小欠陥についても、ＬＰＤ検出が可能となることが認められた。
【００２８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る評価方法によれば、シリコンウエハに高度な鏡面加工を施すことなく、よりサイズが小さい微小欠陥を正確に検出評価することができる。
また、本発明によれば、ウエハ表面のみならず、ウエハ上に形成されるデバイスの性能に影響を及ぼす該ウエハ表層内部に存在する微小欠陥をも検出評価することができる。
したがって、本発明に係る評価方法は、半導体製造プロセスでのシリコンウエハの品質管理のための高精度の検査に有用であり、ひいては、高品質のシリコンウエハを提供することに寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のシリコンウエハの酸化膜形成前後におけるＬＰＤのサイズ分布を示したグラフである。
【図２】実施例のシリコンウエハの酸化膜形成前後におけるＬＰＤの位置を表したマップである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
More particularly, the present invention relates to a silicon wafer capable of detecting not only a mirror-finished surface of a silicon wafer but also a small-sized micro defect present in a surface layer portion. The present invention relates to a method for evaluating minute defects.
[0002]
[Prior art]
In general, silicon wafers for semiconductor manufacturing are almost free from particles such as adhered foreign matter and surface defects by slicing a single crystal silicon ingot with a slicer, etc., and then applying surface treatment such as lapping, beveling, etching, polishing, and cleaning. Finished in a clean and smooth mirror surface that does not exist.
In the above process and finishing, the surface of the wafer being processed or the surface of the finished wafer is inspected by measuring the mirror surface smoothness, the presence of minute defects, the cleanliness, etc. using a surface inspection device or the like. Has been done.
[0003]
Conventionally, in such inspection, for example, a light scattering type surface inspection device such as a particle counter is used to remove defects such as micro pits on the wafer surface and adhered particles such as dust as light scatterers (LPD; In general, a method of detecting without distinction as light point defect) and measuring and evaluating it has been adopted.
The LPD detected by the particle counter reflects both the concave shape caused by defects such as minute pits existing on the wafer surface and the convex shape caused by adhered particles such as dust.
The size of the LPD detected by the particle counter depends on the smoothness of the silicon wafer.
[0004]
However, in recent years, with the high integration of devices formed on the wafer, in order to provide a higher quality silicon wafer, accurate detection and evaluation of defects existing on the device forming surface of the wafer is required in the inspection. It has come to be.
In particular, a very small defect called COP (Crystal Originated Particle) has been regarded as a problem from the viewpoint of semiconductor performance, and accurate detection and evaluation of COP existing on the surface layer of a silicon wafer has been strongly demanded. I came.
[0005]
This COP defect is formed when a single crystal is pulled by the Choral Ski (CZ) method, and is a kind of so-called Grown-in defect. The formation of COP defects depends on the pulling conditions, and most of them have a defect size of about 0.1 to 0.2 μm, which is considered as a cluster of atomic vacancies. Exists as.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to evaluate such a micro defect such as a COP defect using a particle counter, it is necessary to accurately detect an LPD having a size up to around 0.1 μm. Usually, it is about 0.1 μm.
In addition, as described above, the detectable LPD size depends on the smoothness at the time of mirror surface processing. Therefore, in order to detect LPD having a size of about 0.1 μm, it is necessary to pay special attention to the mirror surface processing. In addition, the detection and evaluation of minute defects requires high processing technology, labor, time, and cost.
[0007]
In response to this, for example, in JP-A-3-233955 and JP-A-2000-114333, etc., when detecting such a micro defect as LPD, an etching process using a chemical such as acid or alkali is used. Discloses a method for enlarging and detecting the concave shape of the defect.
However, these methods have problems such as unevenness generated during etching and difficulty in adjusting the amount of size change.
[0008]
In addition, quality evaluation of silicon wafers requires detection and evaluation of defects existing on the surface layer of the wafer, which is an area that affects device formation. Even if it could be done, the inside of the wafer surface layer could not be evaluated.
For this, a method of removing the surface layer by etching has been proposed, but this also has the same problems as described above due to the etching process.
[0009]
The present invention has been made to solve the above technical problem, and detects a minute defect having a size smaller than the detection limit of a light scattering surface inspection apparatus on a silicon wafer surface smoothed by mirror finishing. A method for evaluating microdefects on a silicon wafer that can detect not only the wafer surface but also microdefects existing inside the wafer surface that affect the performance of devices formed thereon. It is intended to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The silicon wafer microdefect evaluation method according to the present invention uses a light scattering surface inspection device to detect a microdefect existing on a mirror-finished silicon wafer surface layer as a light scatterer. In this evaluation method, after the light scatterer on the silicon wafer surface is detected using a laser light scattering surface inspection apparatus, an oxide film is formed on the silicon wafer surface, and the silicon wafer surface on which the oxide film is formed is formed. The light scatterer is detected using a laser light scattering surface inspection device, and the light scatterer whose size has been enlarged after the formation of the oxide film and the newly detected light scatterer are determined to be minute defects present on the surface layer of the silicon wafer. It is characterized by doing.
In this way, by forming an oxide film on the wafer surface, it is possible to enlarge and accurately detect a micro defect having a size smaller than the detection limit of the laser light scattering surface inspection apparatus. Further, not only the wafer surface but also minute defects existing inside the surface layer can be detected and evaluated.
[0011]
The thickness of the oxide film is preferably 5 to 1000 nm.
The thickness of the oxide film formed on the wafer surface is within the above range from the viewpoint of the depth of defects that affect the performance of the device formed on the wafer, the light transmittance of the oxide film, the uniformity of the oxide film, etc. It is preferable that
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The silicon wafer micro defect evaluation method according to the present invention first detects the LPD of the surface of a mirror-finished silicon wafer to be inspected using a laser light scattering surface inspection apparatus. Thereafter, an oxide film is formed on the surface of the silicon wafer. Then, a micro defect of the silicon wafer is evaluated by detecting LPD on the surface of the silicon wafer on which the oxide film is formed, using a laser light scattering surface inspection apparatus.
In this way, by forming an oxide film on the wafer surface, a laser light scattering surface inspection device such as a particle counter on a silicon wafer surface smoothed by mirror finishing is close to the lower detection limit. Therefore, it is possible to accurately detect a minute defect having a size of about 0.1 μm, which has been difficult to detect. Further, not only the wafer surface but also minute defects existing inside the surface layer can be detected and evaluated.
[0013]
In the particle counter, the irregular shape (microdefect) on the surface of the silicon wafer, which is usually so small that it cannot be detected, is enlarged by forming an oxide film on the wafer surface and becomes a detectable LPD size.
Further, the micro defects existing on the surface layer of the silicon wafer are taken in at the interface with the formed oxide film or in the oxide film, and the size thereof is enlarged.
That is, when silicon (Si) is oxidized and becomes an oxide such as SiO ₂ , the volume expands about twice. Along with this, micro defects in the silicon wafer also expand due to oxidation and become a size that can be detected as LPD.
[0014]
In addition, since the silicon oxide film is light transmissive, defects that exist at the interface between the silicon layer and the silicon oxide film or are taken into the oxide film on the surface of the wafer on which the oxide film is formed can be detected using a particle counter. Thus, it can be detected and evaluated as LPD.
In addition, performing the evaluation with the silicon oxide film formed reflects the device formation region or the device in a pseudo manner, and is a valuable evaluation method from the viewpoint of quality evaluation such as oxide thin film characteristics. It can be said.
[0015]
In the evaluation method according to the present invention, the silicon wafer to be inspected is not particularly limited as long as it is an ordinary semiconductor silicon wafer, but mainly a silicon wafer obtained from a silicon single crystal pulled by the CZ method is used. set to target.
Further, the silicon wafer is not limited to a prime wafer, but other than that, a DZ-G wafer having a defect-free (DZ) layer formed in the vicinity of the surface, a wafer subjected to hydrogen gas heat treatment, an epitaxial wafer, an SOI wafer, etc. Can be targeted.
[0016]
As described above, in a silicon wafer made from a single crystal pulled by the CZ method, there is a defect called a grow-in defect, and one of them is a COP that is considered to be a cluster of atomic vacancies. There is a defect.
If this COP defect is present on the surface of the silicon wafer and the surface layer, which will be the device formation surface, the performance of the device formed on the wafer will be adversely affected. For this reason, it is important in quality control in the semiconductor manufacturing process to accurately detect and evaluate COP defects present in the surface layer portion of the wafer.
[0017]
In the evaluation method according to the present invention, the silicon wafer to be detected has a mirror-finished surface.
The lower limit size of LPD detection of a laser light scattering surface inspection apparatus such as a particle counter depends on the smoothness of the wafer surface. In the present invention, the detection evaluation is performed after the oxide film is formed. Therefore, it is not required to be highly smoothed as in the prior art.
This mirror surface processing can be performed by mechanochemical polishing or the like in addition to normal mechanical polishing.
[0018]
The evaluation method according to the present invention is performed by detecting LPD using a particle counter for the silicon wafer mirror-finished as described above.
Specifically, LPD is detected using a particle counter for the mirror-finished wafer, and the position, size, and number of each detected LPD are measured.
As a particle counter which is a light scattering surface inspection device, a laser light scattering surface inspection device is particularly preferably used from the viewpoint of detection accuracy and the like.
[0019]
As described above, after LPD is detected and measured, an oxide film is formed on the wafer surface.
The thickness of the oxide film is in the range of 5 to 1000 nm, particularly 10 to 500 nm. Defect depth for not affecting the performance of the device formed on the wafer, sufficient light transmission in LPD detection From the viewpoint of ensuring the thickness of the oxide film having the property, ensuring the homogeneity of the formed oxide film, and the like.
[0020]
The oxide film is formed, for example, by placing the wafer in a batch furnace such as a resistance heating type heat treatment furnace, a furnace such as a rapid heating / cooling apparatus, and a mixed combustion gas of oxygen gas, water vapor, oxygen gas and hydrogen gas, etc. In the atmosphere, it is performed by heating and oxidizing treatment.
The heating temperature, processing time, and the like at this time are appropriately set according to the type and state of the atmospheric gas, the thickness of the oxide film to be formed, and the like.
[0021]
In the evaluation method according to the present invention, the LPD measurement is performed again on the silicon wafer on which the oxide film is formed as described above under the same conditions as the LPD detection measurement before the oxide film formation.
Then, by comparing the LPD detection measurement result after the oxide film formation and before the oxide film formation, the LPD size is reduced or disappeared after the oxide film formation at the position of the LPD detected before the oxide film formation, etc. Is expected to be LPD due to a convex shape such as dust, and other LPDs are expected to be LPD due to minute defects (concave shape) such as COP.
[0022]
As shown in the examples to be described later, concave micro defects such as COP are concentrated in a range of about 0.1 to 0.2 μm in size (see FIG. 1). The size is increased by about 5% on average and 20% at maximum (see Table 1).
Therefore, when the LPD size is detected after the oxide film is formed at the position of the LPD detected before the oxide film is formed, the size of the LPD is larger than the lower limit of detection and is considered to be a defect existing on the wafer surface. .
[0023]
In addition, LPDs that are not detected before the oxide film formation but are newly detected after the oxide film formation existed in the wafer surface layer part before the oxide film formation, but have a size smaller than the detection limit of the particle counter. For this reason, it is considered that it was not detected before the formation of the oxide film. This LPD has an oxide film formed on the wafer surface, so that the defect size has been enlarged, or defects have appeared at the interface between the silicon and the oxide film or have been taken into the oxide film. Is now detectable.
[0024]
The evaluation method according to the present invention has a size of 0.07 μm existing from the surface of a mirror-finished silicon wafer to a depth of 450 nm, that is, in a surface layer portion to a depth that affects the performance of a device formed on the wafer. As described above, it can be suitably used particularly when accurately detecting and evaluating minute defects of 0.1 μm or more.
For this reason, it is useful for high-precision inspection for quality control of a silicon wafer in a semiconductor manufacturing process.
[0025]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example]
First, for a mirror-processed 8-inch P-Type silicon wafer, an LPD is detected using a laser light scattering particle counter (SFS6200: Tencor, resolution 0.001 μm), and the position of the detected LPD. The size (more than 0.108 μm) and number were measured.
Next, this wafer is subjected to combustion oxidation at 1000 ° C. for 5 minutes using oxygen gas and hydrogen gas (O ₂ : H ₂ = 4: 7 (vol)), and an oxide film having a thickness of 40 nm is formed on the wafer surface. Formed.
About the wafer after this oxide film formation, the LPD detection measurement was performed on the same conditions as before the oxide film formation using the particle counter.
These measurement results are shown in FIGS.
FIG. 1 shows the LPD size distribution before and after the oxide film formation, and FIG. 2 shows the position of the LPD before and after the oxide film formation. Table 1 shows the amount of LPD size change detected at the same position before and after the formation of the oxide film.
[0026]
[Table 1]

[0027]
As shown in FIG. 1, after the formation of the oxide film, the size of the LPD clearly increased and the number of detected PDAs also increased compared to before the formation of the oxide film.
In addition, as shown in FIG. 2, most of the LPD detected before the oxide film formation was detected at the same position after the oxide film formation (same position detection rate 99.2%; 1023). As shown in Table 1, it was confirmed that 85% of the LPDs detected at the same position before and after the formation of the oxide film had an enlarged size of 0.005 μm or more.
Therefore, it has been recognized that by forming an oxide film on the wafer surface, it is possible to detect LPD even for minute defects having an LPD size smaller than the detection limit of the particle counter.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the evaluation method of the present invention, it is possible to accurately detect and evaluate a minute defect having a smaller size without subjecting the silicon wafer to sophisticated mirror finishing.
In addition, according to the present invention, not only the wafer surface but also minute defects existing inside the surface of the wafer that affect the performance of devices formed on the wafer can be detected and evaluated.
Therefore, the evaluation method according to the present invention is useful for high-accuracy inspection for quality control of a silicon wafer in a semiconductor manufacturing process, and thus contributes to providing a high-quality silicon wafer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the LPD size distribution before and after forming an oxide film on a silicon wafer of an example.
FIG. 2 is a map showing the position of LPD before and after the formation of an oxide film on a silicon wafer of an example.

Claims

In the method for evaluating microdefects of a silicon wafer that detects microdefects existing on the surface layer of a mirror-finished silicon wafer as a light scatterer using a light scattering surface inspection device,
After detecting the light scatterer on the silicon wafer surface using a laser light scattering surface inspection apparatus, an oxide film is formed on the silicon wafer surface, and the light scatterer on the silicon wafer surface on which the oxide film is formed, It is detected using a laser light scattering type surface inspection device, and the light scatterer whose size has been expanded after the formation of the oxide film and the newly detected light scatterer are determined to be minute defects existing on the surface layer of the silicon wafer. To evaluate minute defects of silicon wafer.

2. The method for evaluating micro defects in a silicon wafer according to claim 1, wherein the thickness of the oxide film is 5 to 1000 nm.