DE112014002762B4 - Verfahren zur Herstellung epitaktischer Wafer - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum, für das Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum beim Erhalten eines epitaktischen Wafers durch einen epitaktischen Wachstumsschritt zum Bilden einer epitaktischen Schicht (12a, 22a) auf der Oberseite eines Wafers (11, 21) und einen Polierschritt zum Polieren einer Oberfläche der epitaktischen Schicht nach dem epitaktischen Wachstumsschritt, wobei der epitaktische Wachstumsschritt aufweist:
einen ersten Messschritt (S1) zum Messen eines Dickenprofils des Wafers (11, 21) vor dem Bilden der epitaktischen Schicht (12a, 22a);
einen zweiten Messschritt (S3) zum Messen eines Dickenprofils des epitaktischen Wafers (10B, 22E) und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht (12a, 22a) nach dem epitaktischen Wachstumsschritt (S2) und vor dem Polierschritt (S4);
einen dritten Messschritt (S5) zum Messen eines Dickenprofils des epitaktischen Wafers (10C) und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht (13a, 20F, 23A) nach dem Polierschritt (S4); und
einen Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum (S6) unter Verwendung der Dickenprofile und Schichtdickenprofile, die in dem ersten (S1), zweiten (S3) und dritten Messschritt (S5) gemessen wurden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum um durch Bilden einer epitaktischen Schicht auf der Oberseite eines Wafers und Polieren der Oberfläche der epitaktischen Schicht einen epitaktischen Wafer zu erhalten. Diese Offenbarung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers unter Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die durch das Einstellverfahren eingestellt wurden.
  • HINTERGRUND
  • Ein epitaktischer Wafer wird erhalten, in dem eine epitaktische Schicht durch Blasen eines Quellgases auf eine der Oberflächen eines Wafers, der das Substrat darstellt, gebildet wird. Derartige epitaktische Wafer werden für die breiten Anwendungen der Halbleiterbauelemente, wie Speicherelemente, Logikelemente und Bildelemente verwendet. Es ist bekannt, dass während des Bildens einer epitaktischen Schicht auf der Oberseite eines derartigen Wafers eine geringfügige Menge des Quellgases die Rückfläche des Wafers erreicht, und eine Abscheidung unvermeidlich auf einem Endabschnitt der Rückfläche des Wafers gebildet wird. Es ist zu beachten, dass in dieser Beschreibung, wie vorstehend beschrieben, eine der Oberflächen, auf welcher eine epitaktische Schicht gebildet wird, als „Oberseite“ bezeichnet wird, während die gegenüber der Oberseite liegende Oberfläche als „Rückfläche“ bezeichnet wird.
  • Bei der Verbesserung des Integrationsgrades dieser Halbleiterbauelemente ist die Ebenheit von epitaktischen Wafern ein wesentliches Kriterium. Entsprechend gibt es einen Bedarf an epitaktischen Wafern mit hoher Qualität und hoher Ebenheit. Angesichts des vorstehenden Sachverhalts werden, zwecks Reduzierens der Oberflächenrauheit eines epitaktischen Wafers und zum Entfernen der Abscheidung auf dem Endabschnitt der Rückfläche des Wafers, beide Oberflächen des epitaktischen Wafers manchmal nach dem Bilden der epitaktischen Schicht poliert.
  • JP 2011 - 023 422 A beschreibt eine Technik zum Ermitteln der für die Menge der auf dem Endabschnitt der Rückfläche des Wafers gebildeten Abscheidung geeigneten Polierbedingungen eines epitaktischen Wafers. Die Menge der Abscheidung wird basierend auf der Ebenheit des Wafers vor dem Bilden der epitaktischen Schicht, der Ebenheit des Wafers nach dem Bilden der epitaktischen Schicht und dem Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht ermittelt. In JP 2011 - 023 422 A wird angegeben, dass ein epitaktischer Wafer mit hoher Ebenheit durch das Polieren eines epitaktischen Wafers entsprechend den wie vorstehend beschrieben ermittelten Polierbedingungen erhalten werden kann. Entsprechend ist die Technik der JP 2011 - 023 422 A 1 eine Technik, in der die Polierbedingungen nach dem Bilden einer epitaktischen Schicht ermittelt werden, so dass die Bedingungen für die gebildete epitaktische Schicht optimiert werden können.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers ist in US 8 196 545 B2 beschrieben, wobei Dickenprofile über die ganze Oberfläche des Wafers vor und nach dem Wachstum der epitaktischen Schicht gemessen werden.
  • In US 2011 / 0 031 592 A1 ist ein Wafer und ein Herstellungsverfahren eines Wafers mit einer epitaktischen Schicht auf einem Siliziumeinkristall beschrieben.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • (Technische Aufgabe)
  • Das Verfahren von JP 2011 - 023 422 A wird dahingehend bevorzugt, als dass die auf der Rückfläche eines Wafers gebildete Abscheidung durch Polieren entfernt werden kann. Allerdings resultiert gemäß den Untersuchungen des Erfinders der vorliegenden Erfindung das Polieren nach dem Bilden der epitaktischen Schicht in einer unzureichenden Kontrolle des Entfernungsschichtdickenprofils der epitaktischen Schicht. Daher verbleibt, selbst wenn ein epitaktischer Wafer mit den in JP 2011 - 023 422 A ermittelten Polierbedingungen poliert wird, Raum für Verbesserungen der Ebenheit des gesamten epitaktischen Wafers, das heißt Gleichmäßigkeit des Dickenprofils des epitaktischen Wafers.
  • Um das vorstehende Problem anzugehen, könnte es hilfreich sein, ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten, selbst wenn eine Oberfläche einer epitaktischen Schicht nach dem Bilden der epitaktischen Schicht poliert wird. Es könnte ferner hilfreich sein, ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers unter Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die durch das Einstellverfahren eingestellt wurden, bereitzustellen, wobei das Verfahren es ermöglicht, einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten.
  • (Lösung der Aufgabe)
  • Im Hinblick auf das Angehen der vorstehenden Herausforderungen hat der Erfinder verschiedene Studien durchgeführt, wodurch die folgenden Erkenntnisse gewonnen wurden. Das bedeutet, dass das Polieren der Oberfläche einer epitaktischen Schicht nach dem Einstellen der Bedingungen für epitaktisches Wachstum eine bessere Kontrolle des Schichtdickenprofils der polierten epitaktischen Schicht ermöglicht als das Polieren der Oberfläche einer epitaktischen Schicht nach dem Einstellen der Polierbedingungen. Dementsprechend hat der Erfinder entdeckt, dass, um einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten, die Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die es ermöglichen, einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten, durch die Berücksichtigung des mit dem Polieren der gebildeten epitaktischen Schicht assoziierten Entfernungsschichtdickenprofils eingestellt werden können. Der Erfinder hat ferner festgestellt, dass die Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die wie vorstehend beschrieben eingestellt wurden, die Ebenheit des epitaktischen Wafers, bei dem die Oberfläche der epitaktischen Schicht poliert wurde, steigern kann.
  • Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt ein entsprechendes Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum bereit. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers gemäß Anspruch 6. Basierend auf den vorstehenden Erkenntnissen wird bereitgestellt:
    • Ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum, für das Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum beim Erhalten eines epitaktischen Wafers durch einen epitaktischen Wachstumsschritt zum Bilden einer epitaktischen Schicht auf der Oberseite eines Wafers und einen Polierschritt zum Polieren einer Oberfläche der epitaktischen Schicht nach dem epitaktischen Wachstumsschritt, wobei der epitaktische Wachstumsschritt aufweist:
      • einen ersten Messschritt zum Messen eines Dickenprofils des Wafers vor dem Bilden der epitaktischen Schicht;
      • einen zweiten Messschritt zum Messen eines Dickenprofils des epitaktischen Wafers und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht nach dem epitaktischen Wachstumsschritt und vor dem Polierschritt;
      • einen dritten Messschritt zum Messen eines Dickenprofils des epitaktischen Wafers und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht nach dem Polierschritt; und
      • einen Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum unter Verwendung der Dickenprofile und Schichtdickenprofile, die in dem ersten, zweiten und dritten Messschritt gemessen wurden.
  • In diesem Fall wird vorzugsweise in dem Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum ein mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsdickenprofil des epitaktischen Wafers durch das Durchführen eines Vergleichsarbeitsganges zwischen dem in dem zweiten Messschritt gemessenen Dickenprofil und dem in dem dritten Messschritt gemessenen Dickenprofil berechnet,
    ein mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsschichtdickenprofil der epitaktischen Schicht durch das Durchführen eines Vergleichsarbeitsgangs zwischen dem in dem zweiten Messschritt gemessenen Schichtdickenprofil und dem in dem dritten Messschritt gemessenen Schichtdickenprofil berechnet,
    basierend auf dem berechneten Entfernungsdickenprofil und dem Entfernungsschichtdickenprofil ein Entfernungsdickenprofil der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Wafers und ein Entfernungsdickenprofil der Rückfläche des epitaktischen Wafers, die mit dem Polieren assoziiert sind, berechnet, und
    werden, zumindest basierend auf dem mit dem Polieren assoziierten Entfernungsdickenprofil der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Wafers und dem Dickenprofil des Wafers vor dem Bilden der epitaktischen Schicht, Bedingungen für das epitaktische Wachstum in dem epitaktischen Wachstumsschritt eingestellt, wodurch ein epitaktischer Wafer, der ein Zieldickenprofil nach dem Polieren aufweist, erhalten wird.
  • Ferner wird für das offenbarte Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum in dem Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht bevorzugt angepasst.
  • Weiterhin werden für das offenbarte Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum in dem Polierschritt vorzugsweise sowohl die Oberfläche der epitaktischen Schicht als auch die Rückfläche des epitaktischen Wafers poliert.
  • In diesem Fall werden die beiden Oberflächen vorzugsweise gleichzeitig poliert.
  • Ferner wird, in einem Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers,
    eine epitaktische Schicht auf der Oberseite eines Wafers desselben Typs wie des vorstehend genannten Wafers, auf welchem die epitaktische Schicht nicht unter Verwendung der nach dem vorstehenden Einstellverfahren eingestellten Bedingungen für epitaktisches Wachstum gebildet wurde, gebildet und eine Oberfläche der epitaktischen Schicht auf der Oberseite des Wafers desselben Typs unter denselben Polierbedingungen poliert wird wie in dem Polierschritt.
  • Weiterhin wird in dem Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers das epitaktische Wachstum vorzugsweise auf einer (110)-Ebene des Wafers und des Wafers desselben Typs durchgeführt.
  • (Vorteilhafter Effekt)
  • Es kann ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum bereitgestellt werden, das es ermöglicht durch Berücksichtigung eines mit dem Polieren assoziierten Entfernungsschichtdickenprofils einer epitaktischen Schicht einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten. Ferner kann ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers bereitgestellt werden, durch welches das Absenken des epitaktischen Wafers, das durch Polieren nach dem Polieren des epitaktischen Wafers nach dem Bilden der epitaktischen Schicht verursacht wird, unter Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die durch das offenbarte Einstellungsverfahren eingestellt wurden, unterdrückt wird, wodurch ein epitaktischer Wafer mit höherer Ebenheit erhalten wird.
  • Figurenliste
  • In den begleitenden Figuren:
    • ist 1 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
    • sind 2 (A) bis 2(F) schematische Querschnittsansichten eines Wafers und eines epitaktischen Wafers, die ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß Ausführungsform 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers gemäß Ausführungsform 2 darstellen;
    • sind 3 (A) bis 3 (D) schematische Querschnittsansichten, die die Arbeitsgänge beim Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum in einem Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers gemäß Ausführungsform 1 zeigen;
    • ist 4 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers gemäß Ausführungsform 2 darstellt;
    • sind 5(A) bis 5 (C) Diagramme, welche die Dickenprofile in Beispiel 1 zeigen, worin 5(A) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) eines Wafers vor dem Bilden der epitaktischen Schicht zeigt, 5(B) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) eines epitaktischen Wafers nach dem Bilden der epitaktischen Schicht und vor dem Polieren zeigt und 5 (C) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) des epitaktischen Wafers nach dem Polieren zeigt;
    • sind 6(A) bis 6 (C) Diagramme, welche die Dickenprofile in Beispiel 2 zeigen, worin 6(A) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) eines Wafers vor dem Bilden der epitaktischen Schicht zeigt, 6(B) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) eines epitaktischen Wafers nach dem Bilden der epitaktischen Schicht und vor dem Polieren zeigt und 6 (C) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) des epitaktischen Wafers nach dem Polieren zeigt; und
    • sind 7(A) bis 7(C) Diagramme, welche die Dickenprofile des Vergleichsbeispiels zeigen, worin 7(A) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) eines Wafers vor dem Bilden der epitaktischen Schicht zeigt, 7(B) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) eines epitaktischen Wafers nach dem Bilden der epitaktischen Schicht und vor dem Polieren zeigt und 7(C) ein Diagramm ist, welches das Dickenprofil (PV Wert Profil) des epitaktischen Wafers nach dem Polieren zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • (Ausführungsform 1: Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum)
  • Ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß einer Ausführungsform wird nun mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In dieser Ausführungsform wird, der Erklärung halber, der Wafer, der zum Einstellen der Bedingungen für epitaktisches Wachstum verwendet wird, als „Einstellwafer“ bezeichnet, und ein epitaktischer Wafer, der durch Bilden einer epitaktischen Schicht auf der Oberseite des Wafer erhalten wird, wird als „epitaktischer Einstellwafer“ bezeichnet. Dies ist allerdings nicht dazu gedacht, die Verwendungen eines Wafers und epitaktischen Wafers zu beschränken.
  • Zunächst wird, mit Bezugnahme auf 1 und 2 (A) bis 2 (F), ein Überblick des Verfahrens zum Einstellen der Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß Ausführungsform 1 beschrieben (die Schritte werden später im Detail beschrieben) . Das Verfahren zum Einstellen der Bedingungen für epitaktisches Wachstum ist für das Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum beim Erhalten eines epitaktischen Wafers durch einen epitaktischen Wachstumsschritt zum Bilden einer epitaktischen Schicht auf der Oberseite eines Wafers und einen Polierschritt zum Polieren einer Oberfläche der epitaktischen Schicht nach dem epitaktischen Wachstumsschritt gedacht. Der epitaktische Wachstumsschritt beinhaltet die folgenden Schritte. Insbesondere beinhaltet das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß einem Ausführungsbeispiel:
    • einen ersten Messschritt zum Messen eines Dickenprofils eines Einstellwafers 11 (2(A)) (1, S1); einen zweiten Messschritt zum Messen eines Dickenprofils eines epitaktischen Einstellwafers 10B (2(B)), der durch das (nach dem) Bilden einer epitaktischen Schicht 12a auf der Oberseite des Einstellwafers 11 erhalten wurde ( 1, S2), und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht 12a (1, S3) ; einen Polierschritt zum Polieren des epitaktischen Einstellwafers 10B (1, S4); einen dritten Messschritt zum Messen eines Dickenprofils des epitaktischen Wafers 10C nach dem Polieren (2(C)) und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht 13a (1, S5); und einen Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum unter Verwendung der Dickenprofile und Schichtdickenprofile, die in dem ersten, zweiten und dritten Messschritt gemessen wurden (1, S6).
  • (S1)
  • In dem ersten Messschritt (S1) wird das Dickenprofil des Einstellwafers 11 gemessen. Das Messergebnis wird in Schritt S6 verwendet, um Bedingungen für epitaktisches Wachstum einzustellen. Das Dickenprofil des Einstellwafers 11 kann durch bekannte Technik, beispielsweise durch Verwendung eines Ebenheitsmesssystems (WaferSight, hergestellt durch KLA-Tencor), gemessen werden.
  • (S2)
  • In dem nachfolgenden epitaktischen Wachstumsschritt (S2) wird ein Quellgas auf die Oberseite des Einstellwafers 11 geblasen, wodurch die epitaktische Schicht 12a gebildet wird. Bekannte Bedingungen können als Bedingungen für das epitaktische Wachstum in Schritt S2 verwendet werden. In dieser Ausführungsform werden die Bedingungen für epitaktisches Wachstum derart bestimmt, dass die zu bildende epitaktische Schicht 12a so eben wie möglich wird (so dass eine gleichförmige Ebene gebildet wird). Zu diesem Zeitpunkt erreicht das Quellgas geringfügig die Rückfläche des Einstellwafers 11, so dass eine Abscheidung 12b auf einem Endabschnitt des Einstellwafers 11 gebildet wird (2(B)).
  • Insbesondere kann die epitaktische Schicht 12a wie folgt gebildet werden, obwohl das Verfahren zum Bilden der epitaktischen Schicht 12a nicht darauf limitiert ist. Zunächst wird der Einstellwafer 11 horizontal quer in einem Suszeptor positioniert. Anschließend wird zum Entfernen von ursprünglichen Oxidschichten oder Partikeln auf der Oberseite des Einstellwafers 11 Wasserstoffgas in eine Kammer geleitet, und Wasserstoffeinbrennen wird, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 1150 °C für etwa 60 s, durchgeführt. Danach werden ein Trägergas (H2-Gas), ein Siliziumquellgas (so wie Siliziumtetrachlorid, Monosilan (SiH4), TCS (SiHCl3) oder Dichlorsilan (SiH2Cl2)) und ein Dotiergas (so wie Diboran (B2H6) oder Phosphin (PH3)) zum Durchführen von epitaktischem Wachstum typischerweise mit einer Quellgasrate von 1 L/min bis 50 L/min auf die Oberseite des auf eine Kammertemperatur von 1000 °C bis 1150 °C erwärmten Einstellwafers 11 in die Kammer geleitet. Daher kann, in Abhängigkeit der Wachstumszeit, eine epitaktische Schicht mit einer Schichtdicke von etwa 1 µm bis 20 µm gebildet werden. Eine epitaktische Schicht kann in derselben Art und Weise beim Bilden der epitaktischen Schicht in der später beschriebenen zweiten Ausführungsform gebildet werden.
  • (S3)
  • In dem zweiten Messschritt (S3) nach dem Schritt S2 werden das Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10B und das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 12a gemessen. Das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 12a kann durch bekannte Technik, beispielsweise unter Verwendung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrometers (FTIR), gemessen werden. Ferner kann das Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10B beispielsweise unter Verwendung eines Ebenheitsmesssystems wie in Schritt S1 gemessen werden. Die Ergebnisse der zweiten Messung werden in Schritt S6 zum Einstellen der Bedingungen für epitaktisches Wachstum verwendet.
  • (S4)
  • In dem nachfolgenden Polierschritt (S4) werden beide Oberflächen des epitaktischen Einstellwafers 10B gleichzeitig poliert. 2(C) zeigt den epitaktischen Einstellwafer 10C nach dem Polieren. Der epitaktische Einstellwafer 10C bedient sich des Einstellwafers 11 als Substrat und weist nach dem Polieren eine epitaktische Schicht 13a, die auf der Oberseite des Einstellwafers gebildet ist, auf. Der Abschnitt der durch die unterbrochenen Linien angedeutet wird, das heißt die epitaktische Schicht 12a vor dem Polieren, von der die epitaktische Schicht 13a entfernt wird, ist ein Entfernungsdickenprofil 14a der epitaktischen Schichtseite (die auch einfach als „Oberseite“ des epitaktischen Wafers bezeichnet wird) des epitaktischen Einstellwafers 10C, das mit dem Polieren in dem Polierschritt (S4) assoziiert ist. Ferner zeigen die unterbrochenen Linien auf der Rückseitenfläche des Einstellwafers 11 ein mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsdickenprofil 14b der Rückseitenfläche des epitaktischen Einstellwafers 10C. Allgemein ist es beim Polieren wahrscheinlich, dass der Polieranteil in dem peripheren Abschnitt größer als im Zentrumsabschnitt ist. In dieser Ausführungsform wird die epitaktische Schicht 12a so gebildet, das die Oberfläche der epitaktischen Schicht des epitaktischen Einstellwafers 10B eben wird, so dass nach dem Polieren Randabsenkungen in dem peripheren Abschnitt der epitaktischen Schicht 13a auftreten.
  • Hier kann beim Polieren eine bekannte Doppelseitenpoliervorrichtung verwendet werden; beispielsweise kann chemisch-mechanisches Polieren (CMP) unter Verwendung einer getriebelosen doppelseitigen Planetenpoliervorrichtung durchgeführt werden. Beispielsweise werden, mit dem zwischen den gegenüberliegenden Oberflächenplatten einer doppelseitigen Poliervorrichtung bei einem konstanten Druck eingeklemmten epitaktischen Einstellwafer 10B, beide Oberflächen des epitaktischen Einstellwafers 10B durch Rotieren der Oberflächenplatten bei typischerweise etwa 5 RPM bis 30 RPM für etwa 10 s bis 600 s vollständig poliert. Das später beschriebene Polieren in Ausführungsform 2 kann in derselben Art und Weise durchgeführt werden wie das vorstehende Polieren.
  • (S5)
  • In dem dritten Messschritt (S5) nach dem Polierschritt (S4) werden das Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10C und das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 13a nach dem Polieren gemessen. Das Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10C und das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 13a werden wie in Schritt S3 gemessen. Die Ergebnisse der dritten Messung werden in Schritt S6 zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum verwendet.
  • (S6)
  • Nachfolgend werden Bedingungen für epitaktisches Wachstum unter Verwendung der in dem vorstehenden ersten, zweiten und dritten Messschritt gemessenen Dickenprofile und Schichtdickenprofile eingestellt (S6). Hier wird zunächst ein Überblick des Schrittes zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum beschrieben. Die Details werden später beschrieben. Durch die Ergebnisse der ersten bis dritten Messung können das Entfernungsdickenprofil 14a der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Wafers 10C und das Entfernungsdickenprofil 14b der Rückflächenseite des epitaktischen Wafers 10C, die mit dem Polieren assoziiert sind, separat erhalten werden. Nun werden Bedingungen für epitaktisches Wachstum zum Erhalten eines epitaktischen Wafers mit höherer Ebenheit (das heißt, eines epitaktischen Wafers mit einem Zieldickenprofil) nach dem Polieren der epitaktischen Schicht beschrieben. Wie in 2 (D) und 2 (E) gezeigt wird, wird eine epitaktische Schicht 22a auf der Oberseite eines anderen Wafers 21 (2(D)) desselben Typs wie des Einstellwafers 11 unter Verwendung unterschiedlicher Bedingungen für epitaktisches Wachstum gebildet, wodurch ein epitaktischer Wafer 20E, der ein unterschiedliches Schichtdickenprofil als das der epitaktischen Schicht 12a aufweist, erhalten wird ( 2(E)). Danach sind, wie in 2(F) gezeigt, die durch das Polieren entfernten Entfernungsdickenprofile (24a, 24b) der epitaktischen Schichtseite und der Rückseitenfläche des epitaktischen Wafers 20E, wenn der epitaktische Wafer 20E unter denselben Bedingungen wie in dem Polierschritt (S4) in dieser Ausführungsform poliert wird, annähernd dieselben wie jeweils die Entfernungsdickenprofile der epitaktischen Schichtseite und der Rückseitenfläche des epitaktischen Einstellwafers 10C (14a, 14b). Nachfolgend werden Bedingungen für epitaktisches Wachstum der epitaktischen Schicht 22a unter Berücksichtigung des vorher gefundenen, durch das nachfolgende Polieren zu entfernenden Entfernungsdickenprofils eingestellt, so dass der epitaktische Wafer 20F nach dem Polieren ein Zieldickenprofil (das heißt ein gleichmäßigeres Dickenprofil) aufweist.
  • Mit Bezugnahme auf 3 wird das vorstehende Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum detaillierter beschrieben. Für das Einstellen der Bedingungen für epitaktisches Wachstum werden die folgenden vier Arbeitsgänge durchgeführt.
  • Mit Bezugnahme auf 3(A) wird ein erster Arbeitsgang beschrieben. Der erste Arbeitsgang ist ein Vergleichsarbeitsgang, der an dem Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafer 10B in dem zweiten Messschritt (S3) und dem Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10C in dem dritten Messschritt (S5) durchgeführt wird. Spezifisch wird das Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10C von dem Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10B abgezogen. Durch die Vergleichsarbeitsgänge wird das mit dem Polieren (S4) assoziierte Entfernungsdickenprofil des epitaktischen Wafers (korrespondierend zu der Summe der mit dem Polieren (S4) assoziierten Entfernungsdickenprofile 14a und 14b) berechnet und erhalten.
  • Nachfolgend wird mit Bezugnahme auf 3(B) ein zweiter Arbeitsgang beschrieben. Der zweite Arbeitsgang ist ein Vergleichsarbeitsgang, der an dem Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 12a in dem zweiten Messschritt (S3) und dem Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 13a in dem dritten Messschritt (S5) wie in dem vorstehenden ersten Vergleichsarbeitsgang durchgeführt wird. Spezifisch wird das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 13a von dem Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 12a abgezogen. Durch diesen Vergleichsarbeitsgang wird das mit dem Polieren (S4) assoziierte Entfernungsschichtdickenprofil der epitaktischen Schicht (korrespondierend zu dem mit dem Polieren (S4) assoziierten Entfernungsdickenprofil 14a) berechnet und erhalten.
  • Nachfolgend werden, als dritter Arbeitsgang, das mit dem Polieren (S4) assoziierte Entfernungsdickenprofil (14a, 14b) der epitaktischen Sichtseite und der Rückflächenseite des epitaktischen Einstellwafers, basierend auf dem in dem ersten und zweiten Arbeitsgang erhaltenen Entfernungsdickenprofil (14a, 14b) und dem Entfernungsschichtdickenprofil (korrespondierend zu dem Entfernungsdickenprofil 14a), separat berechnet und erhalten (3(C)).
  • Schließlich wird, mit Bezugnahme auf 3 (D), ein vierter Arbeitsgang beschrieben. Hier werden Bedingungen für epitaktisches Wachstum basierend auf den Entfernungsdickenprofilen 14a und 14b der epitaktischen Schichtseite und der Rückflächenseite des epitaktischen Einstellwafers, dem in dem ersten Messschritt gemessenen Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 11 und dem Dickenprofil des epitaktischen Wafers 20F, der ein Zieldickenprofil aufweist, eingestellt. Spezifisch wird das in dem ersten Messschritt gemessene Dickenprofil des Einstellwafers 11 von dem Zieldickenprofil des epitaktischen Wafers 20F abgezogen, und das Entfernungsdickenprofil 14a der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Einstellwafers wird dem hinzugefügt; daher kann das vor dem Polieren gebildete Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 22a herausgefunden werden. Die Bedingungen für epitaktisches Wachstum werden eingestellt, wodurch das vorstehende Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht 22a und das Dickenprofil einer Abscheidung 22b, deren Bildung beim Bilden der epitaktischen Schicht 22a erwartet wird, erzielt werden, wobei die Abscheidung 22b dem Entfernungsdickenprofil 14b der Rückflächenseite des epitaktischen Einstellwafers entspricht.
  • Nach dem Bilden der epitaktischen Schicht 22a wird der epitaktische Wafer 20E unter denselben Bedingungen wie beim Polieren in dem Schritt (S4) poliert, wodurch ein epitaktischer Wafer 20F erhalten wird, der ein Zieldickenprofil aufweist. Daher können Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die es ermöglichen, einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten, unter Verwendung der in dem ersten, zweiten und dritten Messschritt gemessenen Dickenprofile und Schichtdickenprofile eingestellt werden.
  • Hierbei sind in Schritt S6 als einem spezifischen Beispiel der auf Basis der Ergebnisse des ersten bis dritten Messschritts eingestellten Bedingungen für epitaktisches Wachstum die Parameter zum Einstellen des Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht nach dem epitaktischen Wachstum nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können die Parameter die Gasflussrate eines Siliziumquellgases, deren Blaszeit und eine Kammertemperatur beinhalten. Allgemein ist, wenn die Wachstumsoberfläche des Wafers eine (100) Ebene ist, das Schichtdickenprofil der zu bildenden epitaktischen Schicht 22a dicker in dem peripheren Abschnitt als in dem zentralen Abschnitt, wie in 3(D) gezeigt. Hierbei kann, wenn die Gasflussrate des Siliziumquellgases erhöht wird, die Schichtdicke des peripheren Abschnitts erhöht werden, wohingegen die Schichtdicke des peripheren Abschnitts reduziert werden kann, wenn die Gasflussrate reduziert wird. Daher kann das Schichtdickenprofil des peripheren Abschnitts der epitaktischen Schicht 22a mit der Gasflussrate des Siliziumquellgases kontrolliert werden. Ferner wird die epitaktische Schicht dicker, wenn die Blaszeit zum Blasen des Siliziumquellgases erhöht wird, wohingegen die epitaktische Schicht dünner wird, wenn die Blaszeit reduziert wird. Daher kann durch Einstellen der Parameter eine epitaktische Schicht, die ein gegebenes Schichtdickenprofil aufweist, vor dem Polieren der epitaktischen Schicht gebildet werden.
  • Wie vorstehend beschrieben wird, gemäß einer Ausführungsform in einem Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die Form des mit dem Polieren assoziierten Entfernungsschichtdickenprofils berücksichtigt, und als Ergebnis können Bedingungen für epitaktisches Wachstum eingestellt werden, die es ermöglichen, einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten.
  • In dieser Ausführungsform werden beide Oberflächen des epitaktischen Wafers vollständig poliert. Allerdings kann, selbst wenn nur zumindest die epitaktische Schichtfläche (das heißt die Oberseite) des epitaktischen Wafers poliert wird, Absenken aufgrund des Polierens auf dem peripheren Abschnitt durch das Erhalten des mit dem Polieren assoziierten Entfernungsdickenprofils des epitaktischen Wafers vermieden werden; daher bleibt das offenbarte Verfahren effektiv.
  • Ferner werden in der vorstehenden Ausführungsform beide Oberflächen gleichzeitig poliert; alternative können die Oberflächen separat nacheinander poliert werden, um das mit dem Polieren assoziierte Entfernungsdickenprofil und Entfernungsschichtdickenprofil herauszufinden. Das Polieren der Oberflächen nacheinander erlaubt es, die durch das Entfernen mittels Polieren verursachte Form, die Oberflächenrauheit und die LPDs jeweils für eine Oberfläche einzeln zu kontrollieren.
  • Hierbei kann diese Offenbarung auf einen bekannten Wafer angewendet werden. Insbesondere kann diese Offenbarung auf Wafer angewendet werden, die einen bekannten Wafer wie einen Siliziumwafer, einen SiC-Wafer, einen Saphirwafer und einen Verbindungshalbleiterwafer beinhalten. Für das Quellgas zum Bilden einer epitaktischen Schicht kann, in Abhängigkeit vom Wafer, ein bekanntes Quellgas verwendet werden. Die Kristallebene, auf der epitaktisches Wachstum durchgeführt wird, ist nicht besonders limitiert. Beispielsweise ist diese Offenbarung für eine gegebene Kristallebene wie eine (100) -Ebene, eine (111) -Ebene oder eine (110) -Ebene eines Siliziumwafers oder dergleichen anwendbar. Es ist festzustellen, dass die Dicke und der Durchmesser des Wafers nicht beschränkt sind.
  • Ferner können Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die es ermöglichen, einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten, durch das Widerholen der vorstehend genannten Schritte S1 bis S6 unter Verwendung einer Mehrzahl von Einstellwafern zum wiederholten Einstellen der Bedingungen für epitaktisches Wachstum eingestellt werden, wodurch die Genauigkeit verbessert wird.
  • (Ausführungsform 2: Verfahren zur Herstellung epitaktischer Wafer)
  • In einem Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers wird eine epitaktische Schicht auf der Oberseite des Einstellwafers 11 (der Wafer 21 ( 2 (D) desselben Typs wie in 2 (A)) unter Verwendung von Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die in Ausführungsform 1 eingestellt werden (4, S7), gebildet und die epitaktische Schichtfläche 22a auf der Oberseite des Wafer 21 wird unter denselben Bedingungen wie in dem Polierschritt (S4 in 1) in Ausführungsform 1 poliert (4, S8) . Es wird festgestellt, dass vor dem Bilden der epitaktischen Schicht keine epitaktische Schicht auf dem Wafer 21 gebildet wird (4, S7).
  • (S7)
  • Zunächst wird die epitaktische Schicht 22a auf der Oberseite des Wafers 21 (2(D)) desselben Typs wie des Einstellwafers 11 unter Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die in Ausführungsform 1 eingestellt werden (S7 in 4, 2(E)), gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in Ausführungsform 1 beschrieben, auch die Abscheidung 22b auf dem Endabschnitt der Rückfläche des Wafers 21 gebildet.
  • (S8)
  • Beim nachfolgenden Polieren einer Oberfläche der epitaktischen Schicht 22a (S8 in 4) werden beide Oberflächen des epitaktischen Wafers 20E unter denselben Polierbedingungen wie denjenigen in dem Schritt S4 in Ausführungsform 1 poliert, wodurch ein epitaktischer Wafer 20F, der ein Zieldickenprofil aufweist, erhalten wird (2(F)). Der epitaktische Wafer 20F nach dem Polieren bedient sich des Wafers 21 als Substrat und weist eine auf der Oberseite des Wafers gebildete epitaktische Schicht 23a auf. Das Polieren beider Oberflächen wird bevorzugt, da die Abscheidung 22b durch das Polieren entfernt werden kann. In diesem Fall entspricht der Abschnitt der durch die unterbrochenen Linien angedeutet wird, das heißt die epitaktische Schicht 22a vor dem Polieren, von der die epitaktische Schicht 23a nach dem Polieren entfernt wird, dem Dickenentfernungsprofil 24a der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Wafers 20F, das aus dem Polieren resultiert, wohingegen die unterbrochenen Linien, die andeuten wo sich die Abscheidung 22b vor dem Polieren befindet, das aus dem Polieren resultierende Dickenentfernungsprofil 24b der Rückflächenseite des epitaktischen Wafers 20F zeigen. Der dadurch erhaltene Wafer 20F kann eine höhere Ebenheit aufweisen, da das mit dem Polieren (S8) assoziierte Entfernungsdickenprofil berücksichtigt wird.
  • Hierbei sind, als Resultat des Einstellens von Bedingungen für epitaktisches Wachstum zum Bilden der epitaktischen Schicht 22a, die Bedingungen für epitaktisches Wachstum in Ausführungsform 1 und die Bedingungen für epitaktisches Wachstum in dieser Ausführungsform allgemein unterschiedlich. Allerdings wird, wenn der epitaktische Wafer unter denselben Polierbedingungen wie in dem Polierschritt (S4) in Ausführungsform 1 poliert wird, fast das gleiche Entfernungsdickenprofil der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Wafers (14a, 24a) und fast das gleiche Entfernungsdickenprofil der Rückflächenseite (14b, 24b) erhalten.
  • Es wird festgestellt, dass die Beschreibung, dass die Polierbedingungen für das Polieren (S4) in Ausführungsform 1 und die Polierbedingungen (S8) in dieser Ausführungsform „dieselben“ sind, nicht ausschließlich auf den Fall Bezug nimmt, in dem die Polierbedingungen vollständig übereinstimmen. Beispielsweise können die Polierzeit und die Rotationsgeschwindigkeit der Poliervorrichtung ein wenig unterschiedlich zwischen den Polierbedingungen sein, so lange die aus dem Polieren resultierenden Entfernungsdicken der epitaktischen Wafer fast dieselben sind und die Polierbedingungen nicht die beabsichtigten Effekte behindern.
  • Selbst wenn nur eine Oberfläche der epitaktischen Schicht (das heißt die Oberseite) des epitaktischen Wafers poliert wird, ist das offenbarte Verfahren effektiv darin, Randabsenken in dem peripheren Abschnitt zu unterdrücken. Daher bleibt das offenbarte Verfahren effektiv. Ferner wird, wie in der vorstehend beschriebenen 3 (D) gezeigt, die epitaktische Schicht 22a derart gebildet, dass ihr peripherer Abschnitt erhöht (oder „angehoben“) ist und Bedingungen für epitaktisches Wachstum werden derart eingestellt, dass die Abscheidung 22b auf der Rückflächenseite durch Polieren entfernt werden kann. Daher kann der epitaktische Wafer 20F, selbst wenn die Oberfläche der epitaktischen Schicht 22a nach dem Bilden der epitaktischen Schicht (S7) nicht eben ist, nach dem Polieren (S8) eine höhere Ebenheit aufweisen.
  • Ferner ist, wenn die Kristallebene des Wafers 21, der epitaktischem Wachstum unterzogen wird, eine (110)-Ebene ist, der Haze-Wert, der eine Kennziffer für die Oberflächenrauheit eines epitaktischen Wafers darstellt, signifikant verringert; demzufolge ist das offenbarte Verfahren besonders effektiv. Der Haze-Wert wird als Verhältnis des gesamten gestreuten Lichts gegenüber dem einfallenden Licht (ppm) ermittelt, wenn oberflächengestreutes Licht des Lichts (hauptsächlich wird Laserlicht verwendet), das auf die Oberseite eines epitaktischen Wafers aufgebracht wird, gemessen wird. Der Haze-Wert kann durch ein bekanntes Verfahren gemessen werden. Beispielsweise kann SP2, ein durch KLA-Tencor Corporation hergestelltes Lichtstreuungsmesssystem, verwendet werden. Grundsätzlich ist, wenn die Oberflächenrauheit höher ist, auch der Haze-Wert höher.
  • Allerdings sind Wafer, auf die diese Offenbarung angewendet werden kann, nicht beschränkt auf Wafer, deren (110)-Kristallebenen epitaktischem Wachstum unterzogen werden. Es wird festgestellt, dass der Einstellwafer 11 und der Wafer 21 denselben Typ haben. Bei dieser Gelegenheit kann diese Offenbarung auf einen bekannten Wafer angewendet werden, so wie einen Siliziumwafer, der eine (100)-Ebene oder (111)-Ebene wie vorstehend beschrieben aufweist. Ferner ist, wie ebenfalls vorstehend beschrieben, diese Offenbarung nicht auf Siliziumwafer beschränkt. Für das Quellgas zum Bilden einer epitaktischen Schicht kann, abhängig vom Wafer, ein bekanntes Quellgas verwendet werden. Es wird festgestellt, dass die Dicke und der Durchmesser des Wafers nicht beschränkt sind.
  • Hierbei können, wenn die Bedingungen für epitaktisches Wachstum in Ausführungsform 1 eingestellt sind, dieselben Bedingungen für epitaktisches Wachstum in einem Fall verwendet werden, in dem eine epitaktische Schicht auf einem Wafer desselben Typs wie in dieser Ausführungsform gebildet wird. Selbstverständlich müssen die Bedingungen für epitaktisches Wachstum nicht jedes Mal, wenn ein epitaktischer Wafer aus einem Wafer desselben Typs hergestellt wird, unter Verwendung eines Einstellwafers eingestellt werden.
  • Es wird festgestellt, dass die Beschreibung, dass der Einstellwafer 11 und der Wafer 21 „desselben Typs“ sind, bedeutet, dass die Waferkomponenten, der Durchmesser, die Dicke, die Kristallebene, auf der die epitaktische Schicht aufgewachsen wird und dergleichen zwischen den Wafern dieselben sind. Allerdings impliziert „dieselben“ keine strikte mathematische Gleichheit, und kann selbstverständlich Unterschiede umfassen, inklusive unvermeidbarer Unterschiede in dem Herstellungsverfahren eines Wafers, die toleriert werden, so lange der Betrieb und Effekt des offenbarten Verfahrens erreicht werden können. Die Toleranz, um in mit der Form eines Wafers assoziierten quantitativen Bestandteilen, wie dem Durchmesser oder der Dicke, „derselbe“ zu sein, beträgt ± 2 %. Beispielsweise können, wenn der Einstellwafer 11 und der Wafer 21 aus ein und demselben Kristallingot durch Herstellungsverfahren unter gleichen Bedingungen erhalten wurden, die Wafer als „desselben Typs“ bezeichnet werden.
  • BEISPIELE
  • Nachfolgend werden Beispiele und Vergleichsbeispiele aufgeführt, um die Effekte zu verdeutlichen; allerdings ist diese Offenbarung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
  • (Beispiel 1)
  • Bedingungen für epitaktisches Wachstum wurden durch die vorstehend beschriebenen Verfahren mit Bezugnahme auf 1 bis 4 eingestellt und ein epitaktischer Wafer 20F wurde unter Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum vorbereitet. Zunächst wurden p-Typ Siliziumwafer derart vorbereitet, dass sie einen Durchmesser von 300 mm, eine Dicke von 770 µm und eine Kristallebene der (110)-Ebene aufwiesen, auf der die epitaktische Schicht zu bilden ist, wodurch der Einstellwafer 11 und der Wafer 21 erhalten wurden.
  • (Erste Messung)
  • Das Dickenprofil des Einstellwafers 11 wurde unter Verwendung des durch KLA-Tencor Corporation hergestellten WaferSight gemessen. Hierbei wurde das Dickenprofil als in Richtung des Durchmessers dargestelltes Profil der Spitze-Tal-Werte (PV-Werte, engl.: peak-to-valley values) erhalten. Das heißt, das Dickenprofil bedeutet hier ein Profil von PV-Werten in einer bestimmten Richtung (in diesem Beispiel in Richtung des Durchmessers) des für den Wafer gemessenen Dickenprofils (PV-Werte), wobei der Minimalwert der Differenz zwischen PV-Werten (Maximalwert - Minimalwert) 0 beträgt. Das Gleiche gilt nachfolgend.
  • (Epitaktische Schichtbildung)
  • Der Einstellwafer 11 wurde auf einem Suszeptor in einer epitaktischen Einzelwaferverarbeitungsvorrichtung positioniert und ein Wasserstoffgas wurde in die Kammer eingeleitet, wodurch Wasserstoffeinbrennen bei einer Temperatur von 1150 °C für 60 s durchgeführt wurde. Nachfolgend wurden ein Siliziumquellgas (TCS) und ein Dotiergas (Diboran) zusammen mit einem Wasserstoffgas, das ein Trägergas darstellt, in den Ofen zugeführt, wodurch epitaktisches Wachstum bei einer Temperatur von 1150 °C durchgeführt wurde, um eine epitaktische Schicht von 3 µm zu erhalten. Somit wurde der epitaktische Einstellwafer 10B erhalten.
  • (Zweite Messung)
  • Danach wurde das Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10B unter Verwendung des durch KLA-Tencor Corporation hergestellten WaferSight gemessen und das Schichtdickenprofil der epitaktischen Einstellschicht wurde unter Verwendung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrometers (FTIR) gemessen.
  • (Polieren und dritte Messung)
  • Anschließend wurde der epitaktische Einstellwafer 10B, auf welchem die epitaktische Schicht 12a gebildet wurde, bei einer konstanten Geschwindigkeit von 25 RPM unter Verwendung eines Paares Oberflächenplatten einer getriebelosen doppelseitigen Planetenpoliervorrichtung rotiert, wodurch die beiden Oberflächen (Oberseite und Rückfläche) des epitaktischen Einstellwafers 10B für 300 s hochglanzpoliert wurden, um den epitaktischen Einstellwafer 10C zu erhalten. Für die Polierpads wurde Vliesstoff verwendet und als abrasiver Schlamm wurde kolloidales Siliziumdioxid, in welchem 1 Gewichtsprozent Siliziumdioxidpartikel in einer KOH-Basislösung gemischt sind, verwendet. Das Dickenprofil des epitaktischen Einstellwafers 10C und das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht wurden auf dieselbe Art und Weise wie vorstehend gemessen.
  • (Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum)
  • Basierend auf den Ergebnissen der ersten, zweiten und dritten Messung wurden Bedingungen für epitaktisches Wachstum eingestellt, um das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht derart einzustellen, dass das Dickenprofil des epitaktischen Wafers nach dem epitaktischen Wachstum und vor dem Polieren in einem erhöhten peripheren Abschnitt resultiert und der epitaktische Wafer nach dem Polieren eine hohe Ebenheit aufweist. Spezifisch wurde der Einstellbetrag der Gasflussrate des Siliziumquellgases (TCS) 10% höher eingestellt. Unter Verwendung der vorstehenden Bedingungen für epitaktisches Wachstum wurde die epitaktische Schicht 22a auf dem Wafer 21 gebildet und der epitaktische Wafer 20E wurde dann unter denselben Bedingungen wie bei dem Polieren des epitaktischen Einstellwafers 10B poliert, wodurch der epitaktische Wafer 20F erhalten wurde.
  • Die Dickenprofile des Wafers 21, des epitaktischen Wafers 20E und des epitaktischen Wafers 20F wurden unter Verwendung eines Ebenheitsmesssystems (WaferSight, hergestellt durch KLA-Tencor) gemessen. Die Messergebnisse von Beispiel 1 sind in 5(A) bis 5(C) gezeigt. 5(A) zeigt das Dickenprofil des Wafers 21, 5(B) zeigt das Dickenprofil des epitaktischen Wafers 20E und 5(C) zeigt das Dickenprofil des epitaktischen Wafers 20F unter Verwendung des relativen Wertes.
  • Ferner wurde der SFQRmax (Ortsgröße: 26 × 8 mm2) des erhaltenen epitaktischen Wafers 20F unter Verwendung eines Ebenheitsmesssystems (WaferSight, hergestellt durch KLA-Tencor) gemessen und der Haze-Wert einer Oberfläche der epitaktischen Schicht wurde unter Verwendung eines Lichtstreuungsmesssystems, SP2 von KLA-Tencor Corporation, im DWO-Modus (engl.: darkfield wide oblique) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Hierbei ist der SFQR (engl.: Site Front least sQuares Range) eine Kennziffer für die Ebenheit eines Wafers in Konformität mit dem SEMI-Standard. Der SFQR wird spezifisch durch das Erhalten einer Mehrzahl von rechteckigen Proben des Wafers, die eine vorbestimmte Größe aufweisen, und das Berechnen der Summe der absoluten Werte der mittels der Methode der kleinsten Quadrate gefundenen maximalen Abweichungsbeträge von den Referenzebenen der erhaltenen Proben gewonnen. Entsprechend weist ein kleinerer SFQR auf eine höhere Ebenheit hin.
  • (Beispiel 2)
  • Bedingungen für epitaktisches Wachstum wurden in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 eingestellt, außer dass ein Wafer, der das in 6(A) gezeigte Dickenprofil aufwies (im Unterschied zum Dickenprofil in Beispiel 1 war die Dicke des Wafers in einem Zwischenabschnitt zwischen dem peripheren Abschnitt und dem Zentrumsabschnitt des Wafers in der Durchmesserrichtung kleiner), als Einstellwafer 11 verwendet wurde. Basierend auf den durch die erste, zweite und dritte Messung erhaltenen Messergebnissen wurde in den Bedingungen für epitaktisches Wachstum in Beispiel 2 die Gasflussrate des Siliziumquellgases (TCS) um 7% im Vergleich zu Bedingungen für epitaktisches Wachstum in Beispiel 1 reduziert. Ferner wurde unter Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum der epitaktische Wafer 20F von Beispiel 2 erhalten. Das Dickenprofil des Wafers 21, das Dickenprofil des epitaktischen Wafers 20E und das Dickenprofil des epitaktischen Wafers 20F wurden in derselben Art und Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Nachfolgend wurden der SFQRmax des epitaktischen Wafers 20F und der Haze-Wert einer Oberfläche der epitaktischen Schicht gemessen. Die Ergebnisse sind, wie in Beispiel 1, in 6(A) bis 6(C) und Tabelle 1 gezeigt.
  • (Vergleichsbeispiel)
  • Unter Verwendung eines Wafers, der das in 7 (A) gezeigte Dickenprofil aufwies (wie aus den Zeichnungen klar hervorgeht, hatte der Wafer ein unterschiedliches Dickenprofil als diejenigen in Beispiel 1 und Beispiel 2), wurde eine epitaktische Schicht unter den Bedingungen für epitaktisches Wachstum vor dem Einstellen des epitaktischen Wachstums in Beispiel 1 gebildet und die epitaktische Schicht wurde unter denselben Bedingungen wie Beispiel 1 poliert, wodurch ein epitaktischer Wafer erhalten wurde. Die Dickenprofile, die den in der ersten, zweiten und dritten Messung gemessenen Dickenprofilen des Wafers und des epitaktischen Wafers in Beispiel 1 entsprechen, sind in 7 (A) bis 7(C), jeweils wie in Beispiel 1, gezeigt. Nachfolgend wurden der SFQRmax des epitaktischen Wafers 20F und der Haze-Wert einer Oberfläche der epitaktischen Schicht gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    SFQR max (µm) Haze-Wert (DWO-Modus) (ppm)
    Beispiel 1 0,027 0,14
    Beispiel 2 0,027 0,14
    Vergleichsbeispiel 0,050 0,28
  • 5 (C), 6 (C) und 7(C) zeigen, dass Polierabsenkungen in dem peripheren Abschnitt aufgrund des Polierens nach dem Bilden der epitaktischen Schicht mehr in Beispiel 1 und 2 als im Vergleichsbeispiel unterdrückt wird.
  • Ferner zeigt Tabelle 1, dass der SFQR in Beispiel 1 und 2 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel geringer und die Ebenheit höher ist. Tabelle 1 zeigt auch, dass der Haze-Wert und die Oberflächenrauheit in Beispiel 1 und 2 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel geringer sind. Dies zeigt, dass ein epitaktischer Wafer, der eine hohe Ebenheit mit reduzierter Oberflächenrauheit aufweist, durch das offenbarte Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers erhalten werden kann. Dies wird dem Umstand zugerechnet, dass, im Unterschied zu Beispiel 1 und 2, die Bedingungen für epitaktisches Wachstum im Vergleichsbeispiel nicht mit Bezugnahme auf das Dickenprofil des Wafers eingestellt wurden. Tatsächlich war der SFQRmax, der eine Kennziffer für die Ebenheit nach dem Polieren darstellt, schlechter als in Beispiel 1 und 2. Daher wurde festgestellt, dass das offenbarte Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum es erlaubt, Bedingungen für epitaktisches Wachstum derart einzustellen, dass ein epitaktischer Wafer mit höherer Ebenheit erhalten wird.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Es kann ein Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum bereitgestellt werden, das es ermöglicht, durch Berücksichtigung eines mit dem Polieren assoziierten Entfernungsschichtdickenprofils einer epitaktischen Schicht, einen epitaktischen Wafer mit höherer Ebenheit zu erhalten. Ferner kann ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers bereitgestellt werden, durch welches das Absenken des epitaktischen Wafers, das durch Polieren nach dem Polieren des epitaktischen Wafers nach dem Bilden der epitaktischen Schicht verursacht wird, unter Verwendung der Bedingungen für epitaktisches Wachstum, die durch das offenbarte Einstellungsverfahren eingestellt wurden, unterdrückt wird, wodurch ein epitaktischer Wafer mit höherer Ebenheit erhalten wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10B
    Epitaktischer Einstellwafer vor dem Polieren
    10C
    Epitaktischer Einstellwafer nach dem Polieren
    11
    Einstellwafer
    12a
    Epitaktische Schicht
    12b
    Abscheidung auf Endabschnitt der Rückfläche des Wafers
    13a
    Epitaktische Schicht nach dem Polieren
    14a
    Mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsdickenprofil der Oberseitenfläche des epitaktischen Einstellwafers
    14b
    Mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsdickenprofil der Rückseitenfläche des epitaktischen Einstellwafers
    20E
    Epitaktischer Wafer vor dem Polieren
    20F
    Epitaktischer Wafer nach dem Polieren
    21
    Wafer
    22a
    Epitaktische Schicht
    22b
    Abscheidung auf Endabschnitt der Rückfläche
    23a
    Epitaktische Schicht nach dem Polieren
    24a
    Mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsdickenprofil der Oberseitenfläche des epitaktischen Wafers
    24b
    Mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsdickenprofil der Rückseitenfläche des epitaktischen Wafers

Claims (10)

  1. Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum, für das Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum beim Erhalten eines epitaktischen Wafers durch einen epitaktischen Wachstumsschritt zum Bilden einer epitaktischen Schicht (12a, 22a) auf der Oberseite eines Wafers (11, 21) und einen Polierschritt zum Polieren einer Oberfläche der epitaktischen Schicht nach dem epitaktischen Wachstumsschritt, wobei der epitaktische Wachstumsschritt aufweist: einen ersten Messschritt (S1) zum Messen eines Dickenprofils des Wafers (11, 21) vor dem Bilden der epitaktischen Schicht (12a, 22a); einen zweiten Messschritt (S3) zum Messen eines Dickenprofils des epitaktischen Wafers (10B, 22E) und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht (12a, 22a) nach dem epitaktischen Wachstumsschritt (S2) und vor dem Polierschritt (S4); einen dritten Messschritt (S5) zum Messen eines Dickenprofils des epitaktischen Wafers (10C) und eines Schichtdickenprofils der epitaktischen Schicht (13a, 20F, 23A) nach dem Polierschritt (S4); und einen Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum (S6) unter Verwendung der Dickenprofile und Schichtdickenprofile, die in dem ersten (S1), zweiten (S3) und dritten Messschritt (S5) gemessen wurden.
  2. Das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß Anspruch 1, wobei in dem Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum (S6), ein mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsdickenprofil (14a) des epitaktischen Wafers durch das Durchführen eines Vergleichsarbeitsganges zwischen dem in dem zweiten Messschritt (S3) gemessenen Dickenprofil und dem in dem dritten Messschritt (S5) gemessenen Dickenprofil berechnet wird, ein mit dem Polieren assoziiertes Entfernungsschichtdickenprofil der epitaktischen Schicht (12a, 22a)durch das Durchführen einer Vergleichsoperation zwischen dem in dem zweiten Messschritt (S3) gemessenen Schichtdickenprofil und dem in dem dritten Messschritt (S5) gemessenen Schichtdickenprofil berechnet wird, basierend auf dem berechneten Entfernungsdickenprofil und dem Entfernungsschichtdickenprofil ein Entfernungsdickenprofil der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Wafers und ein Entfernungsdickenprofil der Rückfläche (14b) des epitaktischen Wafers, die mit dem Polieren assoziiert sind, berechnet werden, und zumindest basierend auf dem mit dem Polieren assoziierten Entfernungsdickenprofil der epitaktischen Schichtseite des epitaktischen Wafers und dem Dickenprofil des Wafers vor dem Bilden der epitaktischen Schicht Bedingungen für epitaktisches Wachstum in dem epitaktischen Wachstumsschritt (S2) eingestellt werden, wodurch ein epitaktischer Wafer, der ein Zieldickenprofil nach dem Polieren aufweist, erhalten wird.
  3. Das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Schritt zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum (S6) das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht (12a, 22a) eingestellt wird.
  4. Das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem Polierschritt (S4) sowohl die Oberfläche der epitaktischen Schicht als auch die Rückfläche des epitaktischen Wafers poliert werden.
  5. Das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum gemäß Anspruch 4, wobei die beiden Oberflächen gleichzeitig poliert werden.
  6. Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers, wobei eine epitaktische Schicht (12a, 22a) auf der Oberseite eines Wafers (21) unter Verwendung der durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 eingestellten Bedingungen für epitaktisches Wachstum geformt wird, wobei die eingestellten Bedingungen für epitaktisches Wachstum auf dem gleichen Wafertyp wie der Wafer (11) basieren, und eine Oberfläche der epitaktischen Schicht (22a) auf der Oberseite des Wafers (21) unter den Polierbedingungen eines Einstellverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 poliert wird.
  7. Das Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Wafers gemäß Anspruch 6, wobei das epitaktische Wachstum auf (110) -Ebenen des Wafers (11) und des Wafers desselben Typs (21) durchgeführt wird.
  8. Das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dickenprofile des Einstellwafers und des epitaktischen Wafers mit einem Ebenheitsmesssystem gemessen werden; das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht durch ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrophotometer gemessen wird; und im Polierschritt (S4) nach dem epitaktischen Wachstumsschritt (S2) die Oberfläche der epitaktischen Schicht und die Rückfläche des epitaktischen Wafers beide gleichzeitig poliert werden.
  9. Das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum nach Anspruch 3, wobei, bei dem Schritt zum Einstellen der Bedingungen des epitaktischen Wachstums (S6), das Schichtdickenprofil der epitaktischen Schicht derart eingestellt wird, dass das Dickenprofil des epitaktischen Wafers nach dem epitaktischen Wachstum und vor dem Polieren in einem erhöhten peripheren Abschnitt resultiert.
  10. Das Verfahren zum Einstellen von Bedingungen für epitaktisches Wachstum nach Anspruch 4, wobei eine Abscheidung (12b, 22b) auf einem Endabschnitt der Rückfläche des epitaktischen Wafers durch das Polieren entfernt wird.
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