JP2000252251A - 半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法およびエッチング代検出方法 - Google Patents
半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法およびエッチング代検出方法Info
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Abstract
な半導体ウェーハ洗浄後の半導体ウェーハ表面の清浄度
管理方法および清浄度の管理等に役立つエッチング代検
出方法を提供する。 【解決手段】半導体ウェーハ1の表面処理後に行う洗浄
工程の清浄度を管理する半導体ウェーハ1表面の清浄度
管理方法において、清浄度管理は半導体ウェーハ1表面
に存在するマイクロクラック3を観察して行うことを特
徴とする半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法および表
面のエッチング代検出方法。
Description
後の表面の清浄度管理方法およびエッチング代検出方法
に係わり、特に洗浄後に半導体ウェーハ表面に存在する
マイクロクラックを利用した半導体ウェーハ洗浄後の表
面の清浄度管理方法およびエッチング代検出方法に関す
る。
は、シリコン単結晶の切断―面取り―研削―エッチング
―ドナキラー処理―鏡面研磨等多数の工程より構成され
ており、そしてこの各工程間には、洗浄、または洗浄/
乾燥の工程が組込まれている。
リコンウェーハの表面に生じた破砕層およびごみ等の汚
染物を除去するために洗浄が行われる。この洗浄工程は
NaOH(2%)+界面活性剤よりなる洗浄液によりシ
リコンウェーハの洗浄を行い、破砕層および汚染物を除
去する。破砕層の除去と、特に汚染物の除去が十分に行
われているか否かを調べるために、シリコンウェーハ表
面の清浄度を把握し、この結果に基づき洗浄条件を設定
する。
理は、洗浄工程後のウェーハの表面が、相当激しい凹凸
状態を有しているので、通常のパーティクルカウンタに
よるパーティクル数のカウントができず、例えば必要に
応じて苛性ソーダ系洗浄液で洗浄した後、このシリコン
ウェーハの表面に粘着テープ(例えば、基材=アセテー
トフィルム、粘着剤:アクリル樹脂系)を貼り付けた
後、そのテープを剥し、テープを剥がしたときのテープ
の汚れ具合を目視で観察していた。
ハ表面から粘着テープへの汚染物の付着状態等を確認す
ることにより、洗浄処理の良否を判断し、ウェーハ表面
の清浄度を把握、管理していた。
うな従来のテーピングテストによる管理方法にあって
は、粘着テープに付着するごみ等で汚染物の除去状態を
把握する一応の目安になるが、洗浄処理の良否を正確、
かつ定量的に把握することができないという問題があっ
た。
ばれる硬い砥粒は破砕層のマイクロクラックに深く食い
込んでいるため、粘着テープに付着しにくく、テストの
再現性は極めて低いものである。
後のウェーハ製品の品質低下、歩留低下などと密接に関
係し、ごみ、砥粒等の汚染物の除去状態を正確かつ定量
的に把握しておくことが、極めて重要である。
ハ表面の破砕層が十分に除去されているか否か把握する
ために、洗浄工程でのエッチング代の検出、管理が重要
である。このエッチング代の検出としては、従来、例え
ば厚さ測定器(ソータ)および平坦度測定装置(AD
E)、ダイヤルゲージ等により洗浄工程後にエッチング
されたシリコンウェーハの厚さを直接またはイニシャル
ウェーハとの差を測定することによってエッチング代を
検出していた。
は、破砕層の除去状態を把握する一応の目安にはなる
が、破砕層が完全に除去されているか、さらには、破砕
層と共に表層に残存する研削時の砥粒や汚染物等の除去
状態を把握できないという問題があった。
ェーハ洗浄後に十分除去されて、汚染物も十分に除去さ
れたか否か、ウェーハ表面の清浄度を管理し、また、エ
ッチング工程が適正に行われているか、否かを管理する
必要があり、このため表面の清浄度の状態を的確に管理
可能な半導体ウェーハ洗浄後の表面の清浄度管理方法お
よび表面の清浄度の管理等に役立つエッチング代検出方
法が要望されている。
もので、汚染物の存在を把握して、表面の清浄度の状態
を的確に管理可能な半導体ウェーハ洗浄後の表面の清浄
度管理方法および表面の清浄度の管理等に役立つエッチ
ング代検出方法を提供することを目的とする。
になされた本願請求項1の発明は、半導体ウェーハの表
面処理後に行う洗浄工程の清浄度を管理する半導体ウェ
ーハ表面の清浄度管理方法において、前記清浄度管理は
半導体ウェーハ表面に存在するマイクロクラックを観察
して行うことを特徴とする半導体ウェーハ表面の清浄度
管理方法であることを要旨としている。
ラックの観察は、マイクロクラックの溝幅を測定して行
うことを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハ表
面の清浄度管理方法であることを要旨としている。
ラックの溝幅の測定は、0.1〜2.0μmの範囲で溝
幅を測定することを特徴とする請求項2に記載の半導体
ウェーハ表面の清浄度管理方法であることを要旨として
いる。
表面処理後に行う洗浄工程における清浄度を管理する半
導体ウェーハ表面の清浄度管理方法において、洗浄後の
半導体ウェーハ表面に存在するマイクロクラックを観察
して行うエッチング代の検出結果に基づき、清浄度管理
を行うことを特徴とする半導体ウェーハ表面の清浄度管
理方法であることを要旨としている。
ラックの観察は、マイクロクラックの溝深さを測定して
行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハ
表面の清浄度管理方法であることを要旨としている。
ラックの観察は、光学顕微鏡または電子顕微鏡により行
うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に
記載の半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法であること
を要旨としている。
表面処理後に行う洗浄工程によるエッチング代を検出す
る半導体ウェーハ表面のエッチング代検出方法におい
て、エッチング代検出方法は洗浄後の半導体ウェーハ表
面に存在するマイクロクラックを観察して行うことを特
徴とする半導体ウェーハ表面のエッチング代検出方法で
あることを要旨としている。
ラックの観察は、マイクロクラックの溝幅を測定して行
うことを特徴とする請求項7に記載の半導体ウェーハ表
面のエッチング代検出方法であることを要旨としてい
る。
ラックの溝幅の測定は、0.2〜3.0μmの範囲で溝
幅を測定することを特徴とする請求項8に記載の半導体
ウェーハ表面のエッチング代検出方法であることを要旨
としている。
の表面処理後に行う洗浄工程によるエッチング代を検出
する半導体ウェーハ表面のエッチング代検出方法におい
て、エッチング代検出方法は洗浄後の半導体ウェーハ表
面に存在するマイクロクラックの溝深さを測定して行う
ことを特徴とする半導体ウェーハ表面のエッチング代検
出方法であることを要旨としている。
クラックの観察は、光学顕微鏡または電子顕微鏡により
行うことを特徴とする請求項7ないし10のいずれか1
項に記載の半導体ウェーハ表面のエッチング代検出方法
であることを要旨としている。
ーハ洗浄後の表面の清浄度管理方法およびエッチング代
検出方法の実施形態について添付図面に基づき説明す
る。
は、図2に示すような製造工程を経て製造される。
れたシリコン単結晶をSiC砥粒が分散された加工液を
供給しながらマルチワイヤソーにより所定の厚さに切断
しウェーハを製造する。
の切粉や加工液に含まれるSiC砥粒等の無機物や有機
物がウェーハに多数付着するため、洗浄液を用いてウェ
ーハの洗浄を行う。
およびエピタキシャル成長のウェーハ周辺部での異常成
長を防止するため、ダイヤモンド砥石を用いて面取りを
行う。
の平滑化、加工歪みの深さの均一化、ウェーハ内および
ウェーハ間の厚さの均一化を図るために、SiC、Si
O2、ZrSiO4、Al2O3などの研磨剤を用いて両面
を40〜60μm研削する。
%)+界面活性剤)を用いてウェーハ表面の洗浄を行
い、表面の破砕層および表層の汚染物を除去する。切断
や研削されたウェーハには、加工により生じた表面に破
砕層および表層にマイクロクラックが存在し、破砕層は
スライス状態で25〜50μm、研削状態で10〜15
μmであり、この破砕層には、研磨剤、シリコン粉等の
汚染物が残存する。このような研磨剤、シリコン粉等の
汚染物が残存した歪層が存在するとデバイスの電気特性
の悪化、動作不良等の悪影響を与えると共に以降のウェ
ーハ製造工程においても汚染等の悪影響を与える。従っ
て、表面の破砕層および表層の汚染物の完全な除去が必
要である。
面の汚染物を洗浄工程後に本発明の半導体ウェーハ洗浄
後の表面の清浄度管理方法を用いてシリコンウェーハの
表面の清浄度を管理する。管理結果を基に、前の洗浄工
程の洗浄条件の適否を判断し、所望の洗浄結果が得られ
ていない場合には、洗浄条件を変更して所望の結果が得
られるよう管理する。
F(還元剤)、HNO3(酸化剤)、CH3COOH(緩
和剤)の混酸液を用いて加工化学的腐食法による表面処
理をする。
ェーハに無機物や有機物が多数付着するため、アルカリ
洗浄液(NaOH+界面活性剤)や純水を用いてウェー
ハの洗浄を行う。
工程後の洗浄工程終了後にも行ってもよい。
れる酸素ドナーを消去するために、ウェーハを650℃
で30分熱処理する。
でウェーハに付着した汚染物を除去するため、アルカリ
洗浄液(NaOH+界面活性剤)や純水を用いてウェー
ハの洗浄を行う。
て破砕層がなく汚れもないシリコンウェーハの表面を鏡
のように研磨する。
程において、洗浄工程は研磨剤、シリコン粉等の汚染物
が存在して、デバイスの電気特性の悪化、動作不良等の
悪影響を与えると共に以降のウェーハ製造工程において
もウェーハの汚染等の悪影響を与える原因となることを
未然に防止するのに極めて重要である。
または洗浄が確実に行われ破砕層や汚染物が的確に除去
されているか否か、ウェーハ表面の清浄度を正確に把握
することが重要である。
判断し、ウェーハ表面に残留する不純物が所定量より多
い、あるいは好ましくない不純物が残留している場合に
は前記洗浄工程の条件等、例えば薬液組成、処理時間、
ウェーハ保持状態等を変更して良好な表面状態となるよ
うに半導体ウェーハ製造工程を管理する。
導体ウェーハ表面の清浄度管理方法およびエッチング代
検出方法の第1の実施形態について図面を参照しながら
説明する。
ンウェーハ1には加工により破砕層2とマイクロクラッ
ク3が発生する。上述のように破砕層2はスライス状態
で25〜50μm、研削状態で10〜15μmであり、
この破砕層2には、研磨剤、シリコン粉等の汚染物が残
存する。
程後の洗浄工程により除去されるが、シリコンウェーハ
1表面にはゴミや砥粒と共にマイクロクラック3が残
る。
れるように、線状であったマイクロクラック3(図1
(a)、(b))は、エッチングされてマイクロクラッ
ク3の溝幅wが拡大する(図1(c)、(d))。溝幅
wとシリコンウェーハ1表面の清浄度と密接な関係があ
り、溝幅wが0.1〜2.0μmの範囲では洗浄に起因
する不良率は低く、さらに残留研磨剤数も少ない。特に
溝幅wが0.3〜2.0μmの範囲では不良率は極めて
低く、残留研磨剤数も0である。
後の製品品質、製造歩留とも密接に関連しており、洗浄
工程を進行させると溝幅wはさらに拡大し、溝の形状が
不明瞭となる(図1(e)、(f))。溝幅wは当該ウ
ェーハの洗浄工程の短縮、ウェーハ表面消耗量の低減か
ら可能な限り狭くする(ウェーハエッチング量を少なく
する)ことが好ましい。
wの管理は図5に示すような電子顕微鏡、例えば反射電
子線検出装置4を付けた電子顕微鏡(電子線マイクロア
ナライザー)5を用いて行う。
ーハから試料Sを作製し、この試料Sを試料ステージ6
に載置し、試料Sに電子ビーム照射装置7から電子線を
照射し、試料Sからの反射線、例えば反射電子線を反射
電子線検出装置4で検出する。すなわち、検出された反
射電子線の情報を、中央演算装置(CPU)8と記憶装
置9を有するデータ処理装置10に収集し、CPU8に
より反射電子線の強度から試料Sの2次元反射電子像で
形成される溝幅データを作り、記憶装置9に格納し、表
示装置11に表示する。電子顕微鏡5の一定視野、例え
ば420μm×560μmの大きさの範囲内に存在する
マイクロクラックの溝幅wを管理する。
は、電子顕微鏡として電子線走査による反射電子を検出
する電子線検出装置を付けた電子線マイクロアナライザ
ーを用いて説明したが、光学顕微鏡を用いて、シリコン
ウェーハ1のマイクロクラックの溝幅wを管理してもよ
い。
いて説明する。
シリコンウェーハ表面およびマイクロクラックはエッチ
ングされる。シリコンウェーハ表面がエッチングされる
ことによりシリコンウェーハ表面の清浄度は向上する
が、これに伴って、マイクロクラックの溝深さは浅くな
る。従って、マイクロクラックの溝幅を管理するのに換
えて、溝深さを管理することにより、シリコンウェーハ
表面の清浄度を判断することができる。
ば、半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法は洗浄後にウ
ェーハ表面に存在するマイクロクラックの溝幅あるいは
溝深さを観察して行うので、管理の再現性は極めて高
く、残留研磨剤を一個一個数える管理方法と異なり、容
易かつ正確にシリコンウェーハの洗浄工程後の清浄度管
理を行うことができる。
い残留研磨剤をカウントする管理方法と第1の実施形態
の方法を組合わせれば、半導体ウェーハ表面の清浄度の
広範な管理が可能となる。
の表面清浄度管理方法およびエッチング代検出方法の第
2の実施形態について説明する。
理後に行われる洗浄工程においてシリコンウェーハは洗
浄液によりエッチングされるが、そのエッチング代の検
出に、洗浄後の半導体ウェーハ表面に存在するマイクロ
クラックの溝幅を観察して行う方法である。
シリコンウェーハ表面およびマイクロクラックはエッチ
ングされる。シリコンウェーハ表面がエッチングされる
ことによりシリコンウェーハ表面の清浄度は向上する
が、これに伴って、マイクロクラックの溝幅も拡大す
る。
の溝幅が021〜3.0μmの範囲ではマイクロクラッ
クの溝幅とエッチング代(片面)には密接な関係があ
る。
0μmの範囲で溝幅を管理することにより、エッチング
代を把握することができる。
実施形態と同様に電子顕微鏡または光学顕微鏡を用いて
行う。
ックの溝幅を管理することによりシリコンウェーハ表面
のエッチング代を把握することができる。このエッチン
グ代を把握することで適性な洗浄条件の設定ができるな
どシリコンウェーハの洗浄工程の管理に役立つ。また、
エッチング代の増加に伴い、シリコンウェーハに残存す
る研磨剤の個数は減少し、破砕層の残存も減少すること
に基づき、エッチング代を把握できることにより、容易
に半導体ウェーハ表面の清浄度をモニタリングすること
ができる。
いて説明する。
シリコンウェーハ表面およびマイクロクラックはエッチ
ングされる。シリコンウェーハ表面がエッチングされる
ことによりシリコンウェーハ表面の清浄度は向上する
が、これに伴って、マイクロクラックの溝深さは浅くな
る。従って、マイクロクラックの溝幅を管理するのに換
えて、溝深さを管理することにより、シリコンウェーハ
表面のエッチング代を把握することができる。
ば、半導体ウェーハ表面のエッチング代の管理方法は洗
浄後のウェーハ表面に存在するマイクロクラックの溝幅
あるいは溝深さを観察して行うので、容易かつ正確にエ
ッチング代を把握することができて、洗浄条件の設定が
容易にでき、さらに清浄度管理に応用すれば、容易に半
導体ウェーハ表面の清浄度をモニタリングすることがで
きる。
の各工程を行った後、シリコンウェーハを界面活性剤
(5%)+NaOH(3%)の洗浄液を用いて洗浄を行
う。
ム、さらに後工程を調整して、破砕層の除去と共にウェ
ーハ表面に存在するマイクロクラックの溝幅が約0.2
μmずつ広がるようにしたシリコンウェーハを作製し、
マイクロクラックの溝幅とシリコンウェーハの洗浄工程
での洗浄起因不良(外観不良)率との関係を見たもので
ある。
mの範囲で洗浄起因不良率との間に非常に良好な相関性
が見られた。なお、本実施例では従来の残留研磨剤の直
接カウントによる管理方法と比較するために、電子顕微
鏡による反射電子ないし二次電子像による管理を行っ
た。すなわち、200倍の面積(視野は約420μm×
560μm)の大きさの範囲内に存在する粒径1〜5μ
mの残留研磨剤と同視野内に存在するマイクロクラック
の溝幅を測定したものである。
は研磨剤数が50個以下程度と少ないカウント数になる
とバラツキが大きく、洗浄起因不良率とほとんど相関が
なくなり、正確に評価できないことが判明し、マイクロ
クラックの溝幅測定による清浄度管理が優れていること
がわかった。
従来の厚さ管理によるエッチング代検出方法を用いてエ
ッチング代の測定を行った。
たシリコンウェーハを界面活性剤(1%)+NaOH
(5%)の洗浄液を用い、薬液温度70℃一定にしてタ
クトタイムを5〜20分間で洗浄した場合のエッチング
代を調べた。
マイクロクラックの溝幅を管理し、この管理値を用いて
図6よりウェーハ面(破砕層)のエッチング代(片面)
を求めた。同視野(この場合は200倍で、視野の大き
さは約420μm×560μm)内の表面清浄度と密接
に関係している粒径1〜5μmの残留研磨剤(酸化ジル
コニア系)の個数をカウントした。
のマイクロクラックの溝幅を測定することにより、エッ
チング代を把握できると共に、洗浄液で除去しきれない
研削時に発生したチッピングや破砕層の残り具合を把握
することができることがわかった。
ング代の値(片面)と従来の方法の値(両面)はよく一
致している。
浄度管理方法によれば、管理の再現性は極めて高く、容
易かつ正確にシリコンウェーハの洗浄工程後の清浄度管
理を行うことができる。
管理を行うことによりさらに再現性高く、容易かつ正確
にシリコンウェーハの洗浄工程後の清浄度管理を行うこ
とができる。
0μmの範囲を測定するので、より一層再現性高く、容
易かつ正確にシリコンウェーハの洗浄工程後の清浄度管
理を行うことができる。
ックの溝深さを観察して行うので、再現性高く、容易か
つ正確にシリコンウェーハの洗浄工程後の清浄度管理を
行うことができる。
たは電子顕微鏡により行うので、正確にマイクロクラッ
クの溝幅あるいは溝深さを管理できて、ウェーハ表面の
清浄度を正確に把握できる。
チング代検出方法によれば、マイクロクラックを観察す
ることによりシリコンウェーハ表面のエッチング代を把
握することができてる。このエッチング代を把握するこ
とで適性な洗浄条件の設定ができるなどシリコンウェー
ハの洗浄工程の管理に役立つ。エッチング代を把握する
ことにより、容易に半導体ウェーハ表面の清浄度をモニ
タリングすることができる。
よりシリコンウェーハ表面のエッチング代を容易に把握
できる。
〜3.0μmの範囲で溝幅を測定するので、より一層再
現性高く、容易かつ正確にシリコンウェーハの洗浄工程
後のエッチング代を把握できる。
ックの溝深さを測定して行うので、再現性高く、容易か
つ正確にシリコンウェーハの洗浄後のエッチング代を把
握することができる。
たは電子顕微鏡により行うので、正確にマイクロクラッ
クの溝幅あるいは溝深さを管理できて、エッチング代を
正確に把握できる。
理方法およびエッチング代検出方法で管理される半導体
ウェーハ面のマイクロクラックのエッチング状態を示す
説明図。
理方法およびエッチング代検出方法が実施されるシリコ
ンウェーハの製造工程図。
を示す説明図。
を示す説明図。
理方法に用いられる電子顕微鏡の概念図。
グ代検出方法により管理されたマイクロクラック溝幅と
エッチング代の相関図。
Claims (11)
- 【請求項1】 半導体ウェーハの表面処理後に行う洗浄
工程の清浄度を管理する半導体ウェーハ表面の清浄度管
理方法において、前記清浄度管理は半導体ウェーハ表面
に存在するマイクロクラックを観察して行うことを特徴
とする半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法。 - 【請求項2】 上記マイクロクラックの観察は、マイク
ロクラックの溝幅を測定して行うことを特徴とする請求
項1に記載の半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法。 - 【請求項3】 上記マイクロクラックの溝幅の測定は、
0.1〜2.0μmの範囲で溝幅を測定することを特徴
とする請求項2に記載の半導体ウェーハ表面の清浄度管
理方法。 - 【請求項4】 半導体ウェーハの表面処理後に行う洗浄
工程における清浄度を管理する半導体ウェーハ表面の清
浄度管理方法において、洗浄後の半導体ウェーハ表面に
存在するマイクロクラックを観察して行うエッチング代
の検出結果に基づき、清浄度管理を行うことを特徴とす
る半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法。 - 【請求項5】 上記マイクロクラックの観察は、マイク
ロクラックの溝深さを測定して行うことを特徴とする請
求項1に記載の半導体ウェーハ表面の清浄度管理方法。 - 【請求項6】 上記マイクロクラックの観察は、光学顕
微鏡または電子顕微鏡により行うことを特徴とする請求
項1ないし5のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ表
面の清浄度管理方法。 - 【請求項7】 半導体ウェーハの表面処理後に行う洗浄
工程によるエッチング代を検出する半導体ウェーハ表面
のエッチング代検出方法において、エッチング代検出方
法は洗浄後の半導体ウェーハ表面に存在するマイクロク
ラックを観察して行うことを特徴とする半導体ウェーハ
表面のエッチング代検出方法。 - 【請求項8】 上記マイクロクラックの観察は、マイク
ロクラックの溝幅を測定して行うことを特徴とする請求
項7に記載の半導体ウェーハ表面のエッチング代検出方
法。 - 【請求項9】 上記マイクロクラックの溝幅の測定は、
0.2〜3.0μmの範囲で溝幅を測定することを特徴
とする請求項8に記載の半導体ウェーハ表面のエッチン
グ代検出方法。 - 【請求項10】 半導体ウェーハの表面処理後に行う洗
浄工程によるエッチング代を検出する半導体ウェーハ表
面のエッチング代検出方法において、エッチング代検出
方法は洗浄後の半導体ウェーハ表面に存在するマイクロ
クラックの溝深さを測定して行うことを特徴とする半導
体ウェーハ表面のエッチング代検出方法。 - 【請求項11】 上記マイクロクラックの観察は、光学
顕微鏡または電子顕微鏡により行うことを特徴とする請
求項7ないし10のいずれか1項に記載の半導体ウェー
ハ表面のエッチング代検出方法。
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