CN115668470A - 晶圆外周变形的评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种晶圆的外周变形的评价方法，该晶圆是在表面形成有多晶膜的晶圆，使用在单晶硅基板的表面形成有多晶膜的晶圆作为所述在表面形成有多晶膜的晶圆，进行去除所述多晶膜的表面的前处理，然后，使红外激光从所述晶圆的外周的背面入射，根据透过所述晶圆后的所述红外激光的偏振度评价所述晶圆的外周变形。由此，提供一种高精度地评价在表面形成有多晶膜的晶圆的外周变形的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆外周变形的评价方法。
背景技术
一般而言，在使用单片式外延晶圆制造装置在研磨后的晶圆上生长外延层的情况下，会由于施加在晶圆与基座的接触部的热应力等而使晶圆外周部发生变形。作为该变形的评价方法，使用以下手法：从晶圆的背面使红外激光入射，而由透射过晶圆后的偏振度来检测变形(专利文献1)。在该评价中，由于在晶圆有变形的情况下入射光的偏振度会变大，因此能根据其偏振度检测变形。至今，当在外延晶圆进行该测量时，直接对生长有外延层的晶圆进行测量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-019216号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
另一方面，由于在生长有多晶膜(Poly膜)的晶圆中也是使用单片式外延晶圆制造装置来进行生长，因此在其生长过程中，会因为与外延晶圆同样的原理，而在晶圆的外周部发生变形。在该生长有多晶膜的晶圆的变形评价中也是使用与外延晶圆同样的评价方法，但是，形成有多晶膜的晶圆由于多晶膜的晶体取向不规则等而特别容易受到外周部的噪声的影响，难以应用现有的测量方法。因此，需要确立形成有多晶膜的晶圆的变形的评价方法。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种表面形成有多晶膜的晶圆的外周变形的高精度的评价方法。
(二)技术方案
本发明为了达成上述目的而完成，提供一种晶圆的外周变形的评价方法，所述晶圆是在表面形成有多晶膜的晶圆，使用在单晶硅基板的表面形成有多晶膜的晶圆作为所述在表面形成有多晶膜的晶圆，进行去除所述多晶膜的表面的前处理，然后，使红外激光从所述晶圆的外周的背面入射，根据透过所述晶圆后的所述红外激光的偏振度评价所述晶圆的外周变形。
如果通过这样的评价方法，能降低测量时的外周部的噪声的影响，而能正确地评价形成有多晶膜的晶圆的外周变形。
此时，可通过研磨和/或蚀刻进行所述前处理。
由此，能实现所述多晶膜表面的平滑化、和/或使所述多晶膜的表面膜厚的薄膜化，而能降低测量时的外周部的噪声的影响，并能有效且高精度地实施形成有多晶膜的晶圆的外周变形评价。
此时，可通过研磨进行所述前处理，而将表面研磨去除0.2μm以上的厚度。
通过使研磨量控制在所述范围，而能更有效地降低测量时的外周部的噪声的影响，并能更加高精度地实施形成有多晶膜的晶圆的外周变形评价。
另外，可通过蚀刻进行所述前处理，而将表面蚀刻去除0.5μm以上的厚度。
通过使蚀刻去除量控制在所述范围，而能更有效地降低测量时的外周部的噪声的影响，并能更加高精度地实施形成有多晶膜的晶圆的外周变形评价。
可通过气相蚀刻和/或液相蚀刻进行所述前处理。
由此，能降低测量时的外周部的噪声的影响，并能简便地实施形成有多晶膜的晶圆的外周变形评价。
(三)有益效果
如上所述，如果根据本发明的表面形成有多晶膜的晶圆的外周变形的评价方法，通过进行前处理，能够降低测量时的外周部的噪声的影响，并能够高精度地实施形成有多晶膜的晶圆的外周变形评价。
附图说明
图1示出单片式外延晶圆制造装置的概要。
图2示出变形测量装置的构成。
图3是晶圆的俯视图，示出测量排除区域与测量区域。
具体实施方式
以下详细说明本发明，但本发明并不限定于此。
如上所述，在表面形成有多晶膜的晶圆的外周变形的评价方法中，谋求一种能降低测量时的外周部的噪声的影响、正确评价形成有多晶膜的晶圆的外周变形的方法。
本案发明人等针对上述问题反复精心研究，结果发现通过一种晶圆的外周变形的评价方法，能降低外周部的噪声的影响、正确评价形成有多晶膜的晶圆的外周变形，从而完成了本发明，在该晶圆的外周变形的评价方法中，该晶圆是在表面形成有多晶膜的晶圆，使用在单晶硅基板的表面形成有多晶膜的晶圆作为所述在表面形成有多晶膜的晶圆，进行去除所述多晶膜的表面的前处理，然后，使红外激光从所述晶圆的外周的背面入射，根据透过所述晶圆后的所述红外激光的偏振度评价所述晶圆的外周变形。
以下参照附图进行说明。
作为本发明的晶圆外周变形的评价方法的对象的、形成有多晶膜晶圆可以通过任何方法制造。例如，能够使用下述的外延晶圆制造装置来制造。
首先参照图1说明单片式外延晶圆制造装置的构成。图1的外延晶圆制造装置1是每次投入1片单晶硅基板等晶圆W，在所投入的1片晶圆W的主表面上气相生长单晶硅膜或多晶硅膜等膜的装置。详细而言，外延晶圆制造装置1构成为含有：供作为处理对象的晶圆W投入的反应炉2、配置在反应炉2内而水平支撑所投入的晶圆W的基座3、以及围绕反应炉2配置以对反应炉2内进行加热的加热部6。
基座3由例如以碳化硅(SiC)层涂布的石墨构成，并且为圆盘状的形状。在基座3的顶面形成有凹状(在俯视观察下为圆形)的袋部3a，该袋部3a用于水平地载置晶圆W，并比晶圆W的直径大几毫米左右。袋部3a的深度与晶圆W的厚度大致相等。在图1的例子中，袋部3a的底面形成为高低差状，以使与晶圆W的外周部接触但不与除此以外的部分接触，但也可以形成为晶圆W的整个背面与袋部3a的底面接触。基座3设置为可绕其中心轴旋转。
在反应炉2的一端侧形成有用于向反应炉2内的晶圆W的主表面上供给各种气体的气体供给口4。另外，在反应炉2的与气体供给口4相反的一侧，形成有用于将通过了晶圆W的主表面上的气体排出的气体排出口5。加热部6可以是例如分别设在反应炉2的上下的卤素灯。
接着参照图2说明测量晶圆的外周变形的装置的构成。图2的测量装置10是以SIRD(Scanning Infrared Depolarization，扫描红外去极化)为原理所构成的装置。详细而言，测量装置10具备：激光产生部11，使红外激光31入射至作为测量对象的晶圆W的变形测量部位；检测部12，检测从入射了红外激光31的晶圆W透射过来的光32的偏振成分(P偏振成分、S偏振成分)；以及处理部13，根据由检测部12检测到的偏振成分，算出偏振度的变化(偏振位移量)，再根据该偏振度的变化进行变形的位置及变形量的计算等的处理。
接着，说明本实施方式的变形评价的步骤。首先，准备作为变形的评价对象的晶圆。作为所要准备的晶圆，准备在表面形成有多晶硅膜的晶圆。多晶硅膜只要使用例如图1所例示的单片式外延晶圆制造装置1来形成即可。在这种情况下，例如在将构成为单晶硅基板的晶圆W载置于基座3的袋部3a的状态下，一边利用加热部6将晶圆W加热至预定温度，一边从气体供给口4向反应炉2内供给作为多晶硅膜的原料的气体(例如三氯硅烷)及载气(例如氢气)，而在晶圆W的表面生长预定膜厚的多晶硅膜。由此，而获得表面具有多晶硅膜的晶圆W。
接着，进行去除晶圆W的多晶硅膜的表面的前处理。去除的方法并无限定。通过去除晶圆W的多晶硅膜的表面，能降低测量时的外周部的噪声的影响，而能正确地进行晶圆的外周变形的评价。
例如，通过研磨和/或蚀刻来去除晶圆W的多晶硅膜的表面，再进行变形测量。通过在变形测量之前进行研磨，使多晶硅膜的表面平滑化，能降低测量时的外周部的噪声的影响，而能正确地进行晶圆的外周变形的评价。另外，通过在变形测量之前进行蚀刻，使多晶硅膜的表面膜厚薄膜化，能降低测量时的外周部的噪声的影响，而能正确地进行晶圆的外周变形的评价。
在通过研磨进行多晶膜的表面的去除的情况下将研磨所去除的厚度设为0.2μm以上、在通过蚀刻进行的情况下将蚀刻所去除的厚度设为0.5μm以上，由此能更有效地降低噪声的影响，而能更正确地进行评价。另外，多晶膜表面的去除量的上限并无特别限定，但从生产能力(生产率)的观点出发，优选设为10μm左右。
在此，研磨的方法可以采用公知的基板研磨方法。另外，蚀刻可采用气相蚀刻或液相蚀刻，但只要能去除表面，则用何种方法实施皆可。例如，在气相蚀刻的情况下，可使用氯化氢作为蚀刻气体，在液相蚀刻的情况下，可使用氢氟酸或硝酸作为蚀刻液。
在变形的测量中，由于在与基座3接触的背面外周部容易发生变形，因此使红外激光31入射至晶圆W的背面外周部。
另外，在晶圆W中的变形测量区域22(参照图3)设为包含晶圆W外周部的区域，具体而言，设为从测量排除区域21的内周侧的境界线开始、到径向预定宽度(例如4mm的宽度)的区域。变形测量区域22可设为在晶圆W的最外周20内部的圆周方向上遍及整周的区域(也就是环状的区域)，也可设为圆周方向的局部区域。然后，通过在变形测量区域22内扫描(描测)红外激光31的入射位置，评价在变形测量区域22中的变形位置及变形量。
实施例
以下，列举实施例对本发明进行详细说明，但其并不限定本发明。
(实施例1)
首先，在基于表面研磨的晶圆外周部的变形的测量方法中，测量作为以往的测量对象的外延晶圆和形成有多晶膜且通过研磨对多晶膜进行了去除的晶圆各自的外周变形量，对变形量的一致率进行了调查。
晶圆的直径为300mm，而外延晶圆利用单片式外延晶圆制造装置进行反应来制作。向外延晶圆制造装置的反应炉内的基座各投入1片晶圆，一边利用加热部将晶圆加热至预定温度(1100℃)，一边从气体供给口供给作为原料的气体(三氯硅烷)和载气(氢)，由此在所投入的晶圆的表面上气相生长膜厚为5μm的单晶硅膜。另一方面，针对形成有多晶膜的晶圆，也使用与外延晶圆同样的装置来进行反应，但其特征在于加热温度是2个阶段。第1阶的反应以低温(900℃)进行，第2阶以高温(1100℃)进行，由此而生长膜厚为5μm的多晶膜。之后，以下述表1所示的去除量进行研磨去除多晶膜的表面的前处理。
在本实施例中，对外延晶圆与形成有多晶膜的晶圆的变形的一致率进行了比较，可知由于晶圆外周部的变形的产生位置起因于基座等部件，因此产生位置不会因反应条件的些许差异而变化。因此，评价了相对于外延晶圆中产生变形的位置，形成有多晶膜的晶圆中的产生位置有多少一致。表1示出多晶膜表面的研磨去除量与变形量的一致率的关系。
对于外周部变形测量的测量区域，将最外周的0.5mm作为测量排除区域，将变形测量宽度设为4mm。测量间隔为周向2mm、径向1mm。
(比较例1)
除了没有通过研磨去除多晶膜表面(去除量0μm)以外，以与实施例1相同的条件进行了评价。其结果为，一致率是42％，一致率并不足够。
如表1所示，制作将基于研磨的多晶膜的去除量设为0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.8μm、1.6μm、4.0μm的晶圆，并比较变形发生量的一致率。其结果为，如果将多晶膜表面的研磨去除量设为0.1μm，则一致率是78％，而通过设为0.2μm以上，则一致率会更进一步地提升，达到90％以上。由于多晶膜表面的研磨去除量为0.2μm则一致率会达到90％以上，因此能去除外周部的噪声，并能高精度地评价变形量。
如上所述，如果根据本发明的实施例，则能以高精度实施形成有多晶膜的晶圆的外周变形评价。
[表1]
(实施例2)
通过气相蚀刻进行多晶膜表面的去除，再进行晶圆外周部的变形的评价。分别测量形成有将实施例1的多晶膜的表面研磨了0.8μm而成的多晶膜的晶圆和形成有多晶膜且通过研磨对多晶膜进行了去除的晶圆各自的外周变形量，并对变形量的一致率进行了调查。
形成有多晶膜的晶圆的制作方法与实施例1相同，气相蚀刻在外延晶圆制造装置的反应炉内进行多晶膜生长后，在上述反应炉内通过供给蚀刻气体(氯化氢)来进行。在表2中示出多晶膜表面的气相蚀刻去除量与变形量的一致率的关系。
外周部变形测量的测量区域与实施例1相同。
(实施例3)
通过液相蚀刻进行多晶膜表面的去除，再进行晶圆外周部的变形的评价。分别测量形成有将实施例1的多晶膜的表面研磨了0.8μm而成的多晶膜的晶圆和形成有多晶膜且通过研磨对多晶膜进行了去除的晶圆各自的外周变形量，并对变形量的一致率进行了调查。
形成有多晶膜的晶圆的制作方法与实施例1相同，液相蚀刻在将晶圆从反应炉取出后，使用蚀刻液(氢氟酸)来进行。在表3中示出多晶膜表面的液相蚀刻去除量与变形量的一致率的关系。
外周部变形测量的测量区域与实施例1相同。
(比较例2)
除了没有去除多晶膜表面(去除量0μm)以外的条件与实施例1相同，这种情况下的一致率是45％，一致率并不足够。
如表2所示，制作将基于气相蚀刻的多晶膜的去除量设为0.2μm、0.4μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、3.0μm的晶圆，并比较变形发生量的一致率。其结果为，如果将多晶膜表面的蚀刻去除量设为0.2μm以上，则一致率为60％以上；而通过设为0.5μm以上，则一致率会更进一步地提升，达到90％以上。由于多晶膜表面的蚀刻去除量为0.5μm以上则一致率会达到90％以上，因此能去除外周部的噪声，并能高精度地评价变形量。
[表2]
如表3所示，制作将基于液相蚀刻的多晶膜的去除量设为0.2μm、0.4μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、3.0μm的晶圆，并比较变形发生量的一致率。其结果为，如果将多晶膜表面的蚀刻去除量设为0.2μm以上，则一致率为60％以上，而通过设为0.5μm以上，则一致率会更进一步地提升，达到90％以上。由于多晶膜表面的蚀刻去除量为0.5μm以上则一致率会达到90％以上，因此能去除外周部的噪声，并能高精度地评价变形量。
[表3]
此外，本发明不限于上述实施方式。上述实施方式是例示，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、起到同样的作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。
Claims (5)
1.一种晶圆的外周变形的评价方法，所述晶圆是在表面形成有多晶膜的晶圆，其特征在于，
使用在单晶硅基板的表面形成有多晶膜的晶圆作为所述在表面形成有多晶膜的晶圆，
进行去除所述多晶膜的表面的前处理，
然后，使红外激光从所述晶圆的外周的背面入射，
根据透过所述晶圆后的所述红外激光的偏振度评价所述晶圆的外周变形。
2.根据权利要求1所述的晶圆的外周变形的评价方法，其特征在于，
通过研磨和/或蚀刻进行所述前处理。
3.根据权利要求2所述的晶圆的外周变形的评价方法，其特征在于，
通过研磨进行所述前处理，而将表面研磨去除0.2μm以上的厚度。
4.根据权利要求2所述的晶圆的外周变形的评价方法，其特征在于，
通过蚀刻进行所述前处理，而将表面蚀刻去除0.5μm以上的厚度。
5.根据权利要求2或4所述的晶圆的外周变形的评价方法，其特征在于，
通过气相蚀刻和/或液相蚀刻进行所述前处理。
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