JP2010021270A

JP2010021270A - 半導体ウェーハの検査方法、半導体ウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP2010021270A
Application number: JP2008179180A
Authority: JP
Inventors: Kenji Aoki; 健司青木; Kenji Ogawa; 健司小川
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】測定面が複雑に湾曲した半導体ウェーハであっても、測定面全体の湾曲の傾向を的確に把握し、半導体ウェーハの平坦性に基づく良否判定を正確に行うことが可能な半導体ウェーハの検査方法を提供する。
【解決手段】測定工程（Ｂ）で得られた全てのシリコンウェーハのＢｏｗやＷａｒｐのデータを用いて、次の判定工程（Ｃ）で湾曲に基づく良否の判定を行う。判定工程（Ｃ）では、例えば、Ｂｏｗを横軸（Ｘ軸）に、Ｗａｒｐを縦軸（Ｙ軸）にしたグラフを用いて、測定工程（Ｂ）で得られたシリコンウェーハのＢｏｗ、Ｗａｒｐの数値に基づいてグラフ上にプロットする（Ｃ−１）。これにより、全てのシリコンウェーハのＢｏｗ−Ｗａｒｐの測定結果がグラフ上に示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハの測定面における湾曲が規定範囲内であるか否かを正確に判定することが可能な半導体ウェーハの検査方法、およびこの検査方法を用いて湾曲の少ない半導体ウェーハを製造することが可能な半導体ウェーハの製造方法に関する。

半導体ウェーハ内部に、例えばＣｕ，Ｎｉ等の金属不純物が存在すると、この金属不純物が格子間化合物として析出し、半導体装置として用いた際に電気的特性が劣化する。こうした金属不純物等をデバイス形成領域から取り除く方法として、ゲッタリング技術が知られている。

ゲッタリングの方法の１つとして、半導体ウェーハに拡散している金属不純物を捕獲するために、ポリシリコン膜を成膜する方法が知られている。こうしたポリシリコン膜は、半導体インゴットからスライスされた半導体ウェーハの一方の面に成膜される。

しかし、半導体ウェーハは半導体インゴットからスライスされる際に湾曲（反り）が生じる。加えて、上述したように半導体ウェーハの一方の面にポリシリコン膜を成膜すると、ポリシリコン膜を形成した側に向かって更に湾曲する。こうして半導体ウェーハに湾曲が生じると、後工程において半導体ウェーハを枚葉で搬送する際に、チャッキング不良を引き起こし、搬送不良を生じさせることがある。このため、半導体ウェーハの湾曲が所定の範囲内に収まるように管理することが重要である。

従来、こうした半導体ウェーハの湾曲を管理するために、Ｂｏｗと称される数値を測定し、所定の範囲内にあるものを良品としていた。このＢｏｗは、半導体ウェーハの中心基準面からウェーハの中点における中心面までの変位量を示す数値である。
また、一方で上述したＢｏｗとは別に、Ｗａｒｐと称される数値を測定し、所定の範囲内にあるものを良品とすることも行われていた（例えば、特許文献１を参照）。このＷａｒｐは、半導体ウェーハの基準面から中心面までの最大変位値と最小変位値の差を示す数値である。
さらに、裏面に膜を有するウェーハを製造する際に、ウェーハの反りを制御することも行われていた（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００２−２９６０２６号公報特開平５−２９３２５号公報

しかしながら、半導体ウェーハの測定面におけるＢｏｗが所定の範囲に収まっており、かつ、Ｗａｒｐも所定の範囲に収まっているという、独立した２つの湾曲判定方法をそれぞれクリアした半導体ウェーハであっても、必ずしも安定してチャッキング操作が行えないものが少なからず混在しているという課題があった。

これは、ＢｏｗやＷａｒｐといった独立した２つの指標が、それぞれ個別に規定の範囲内にあっても、半導体ウェーハの測定面全体での湾曲傾向や、局所的に湾曲が偏在するといったことまで十分に把握できていないことが原因と考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、測定面が複雑に湾曲した半導体ウェーハであっても、測定面全体の湾曲の傾向を的確に把握し、半導体ウェーハの平坦性に基づく良否判定を正確に行うことが可能な半導体ウェーハの検査方法を提供する。

また、平坦性に優れた半導体ウェーハを製造することが可能な半導体ウェーハの製造方法を提供する。

上記課題を解決するために、本発明は次のような半導体ウェーハの検査方法を提供した。
すなわち、本発明の半導体ウェーハの検査方法は、半導体ウェーハの湾曲に応じて、該半導体ウェーハの良否を判定する半導体ウェーハの検査方法であって、前記半導体ウェーハの湾曲を測定する測定面において、前記半導体ウェーハの中心基準面からウェーハの中点における中心面までの変位量を示すＢｏｗと、前記半導体ウェーハの基準面から中心面までの最大変位値と最小変位値の差を示すＷａｒｐとをそれぞれ測定し、測定した前記Ｂｏｗと前記Ｗａｒｐが、予め定めた前記Ｂｏｗと前記Ｗａｒｐとの関係を示す直線式に沿って分布しているか否かによって、前記半導体ウェーハの良否を判定することを特徴とする。

前記半導体ウェーハは、一方の面にポリシリコンが成膜されていればよい。

また、本発明の半導体ウェーハの製造方法は、前記半導体ウェーハの検査方法によって得られた前記半導体ウェーハの良否の情報に基づいて、半導体インゴットから前記半導体ウェーハを切り出す際の切断機の制御を行うことを特徴とする。

本発明の半導体ウェーハの検査方法によれば、従来のように、ＢｏｗまたはＷａｒｐがそれぞれ基準内であるか否かを判定する方法と比較して、ＢｏｗとＷａｒｐとの関係を示す直線式に基づいて良否を判断するので、２つの異なる湾曲指標を複合的に満たしたものを選別することができ、測定面の湾曲が複雑であったり、湾曲が局所的に偏在していても、後工程等でチャッキング不良を引き起こすような湾曲が存在しないシリコンウェーハだけを確実に検出することが可能になる。本発明の半導体ウェーハの検査方法によれば、特に、一方の面にポリシリコン膜を成膜した半導体ウェーハを検査する場合に、後工程等でチャッキング不良を引き起こすような湾曲が存在しないシリコンウェーハだけを確実に検出することができる。

また、本発明の半導体ウェーハの製造方法によれば、本発明の半導体ウェーハの検査方法によって得られた半導体ウェーハの検査結果の分布を、例えば、半導体インゴットから半導体ウェーハを切り出す切断機の制御に用いることで、切り出される半導体ウェーハの湾曲が少なくなるような方向に切断機を制御することが可能になる

以下、本発明に係る半導体ウェーハの検査方法の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の半導体ウェーハの検査方法を示す説明図である。本発明の検査方法によって半導体ウェーハ、例えばシリコンウェーハの湾曲による良否を判定する際には、まず、シリコンインゴットをスライスして多数のシリコンウェーハを形成し、裏面側にポリシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜が形成されたシリコンウェーハを１ロット分用意する（Ａ）。

次に、このシリコンウェーハを測定工程（Ｂ）に送り、全てのシリコンウェーハについて、１枚づつＢｏｗを測定する（Ｂ−１）。続いて、Ｂｏｗを測定した全てのシリコンウェーハについて、１枚づつＷａｒｐを測定する（Ｂ−２）。このＢｏｗやＷａｒｐの測定にあたっては、例えば、静電容量式のフラットネス・反り測定器を用いれば良い。また、こうしたＢｏｗやＷａｒｐの測定は、一回の測定で行っても、個別に分けて行っても良い。

測定工程（Ｂ）で得られた全てのシリコンウェーハのＢｏｗやＷａｒｐのデータを用いて、次の判定工程（Ｃ）で湾曲に基づく良否の判定を行う。判定工程（Ｃ）では、例えば、Ｂｏｗを横軸（Ｘ軸）に、Ｗａｒｐを縦軸（Ｙ軸）にしたグラフを用いて、測定工程（Ｂ）で得られたシリコンウェーハのＢｏｗ、Ｗａｒｐの数値に基づいてグラフ上にプロットする（Ｃ−１）。これにより、全てのシリコンウェーハのＢｏｗ−Ｗａｒｐの測定結果がグラフ上に示される（図２（ａ）参照）。

次に、Ｂｏｗ−Ｗａｒｐの測定結果を示すグラフにおいて、プロットした測定点の分布から、直線状に広がる領域を見出し（図２（ａ）の領域Ｐ）、この領域Ｐの中心を通る直線Ｆ１を設定する（Ｃ−２，図２（ｂ）参照）。この直線Ｆ１は、例えば、ＢｏｗとＷａｒｐが反比例するような直線式で表される。

次に、得られた直線Ｆ１を中心線として、領域Ｐの広がりに応じて直線Ｆ１を所定の幅だけプラス方向とマイナス方向にずらした２本の直線Ｆ２，Ｆ３を設定する（Ｃ−３，図２（ｂ）参照）。この直線Ｆ２，Ｆ３も、例えば、ＢｏｗとＷａｒｐが反比例するような直線式で表される。

そして、得られた直線Ｆ１を中心として、直線Ｆ２，Ｆ３で挟まれた範囲Ｇにプロットされたシリコンウェーハを湾曲特性が良品であるものと判断する。一方、この範囲Ｇの外側にプロットされたシリコンウェーハは湾曲特性が規格外であると判断する（Ｃ−３，図２（ｃ）参照）。

そして、規格外であると判断されたシリコンウェーハを、検査したロットのシリコンウェーハの中から除外する（Ｄ）。これにより、後工程等でチャッキング不良を引き起こすような湾曲が存在しないシリコンウェーハだけを出荷する事ができる。

なお、こうして得られたＢｏｗとＷａｒｐとの関係を示す直線式は、別なロットのシリコンウェーハを検査する際に、そのまま良否判定の基準として用いても良く、それぞれの検査ロット毎に、その都度、良否判定の基準となる直線式を求めても良い。

以上のように、本発明の半導体ウェーハの検査方法によれば、従来のように、ＢｏｗまたはＷａｒｐがそれぞれ基準内であるか否かを判定する方法と比較して、ＢｏｗとＷａｒｐとの関係を示す直線式に基づいて良否を判断するので、２つの異なる湾曲指標を複合的に満たしたものを選別することができ、測定面の湾曲が複雑であったり、湾曲が局所的に偏在していても、後工程等でチャッキング不良を引き起こすような湾曲が存在しないシリコンウェーハだけを確実に検出することが可能になる。

なお、本発明の半導体ウェーハの検査方法を適用する半導体ウェーハは、スライス後のウェーハであっても、金属不純物を捕獲するポリシリコン膜の成膜後のウェーハであってもよい。

また、こうした本発明の半導体ウェーハの検査方法によって得られた半導体ウェーハの検査結果の分布を、例えば、半導体インゴットから半導体ウェーハを切り出す切断機の制御に用いる事で、切り出される半導体ウェーハの湾曲が少なくなるような方向に切断機を制御することが可能になる。

本発明の半導体ウェーハの検査方法によって、ＢｏｗとＷａｒｐとの関係を示す測定結果をプロットしたグラフを図３、図４に示す。なお、グラフ中の△で示した測定点のウェーハは不良と判断されたものを示し、○で示した測定点のウェーハは良品と判断されたものを示している。

図３、図４に示す結果によれば、測定面の湾曲が良品とされるウェーハのプロットは直線Ｆに沿って所定の幅で広がるように分布し、湾曲が不良とされるウェーハは、良品の分布から明らかに外れた位置に存在している。よって、ウェーハの湾曲による良否を容易に、かつ確実に判別可能である事が確認された。

本発明の半導体ウェーハの検査方法を示す説明図である。判断工程で用いるＢｏｗとＷａｒｐとの関係を示すグラフの一例である。本発明の実施例における検証結果を示すグラフである。本発明の実施例における検証結果を示すグラフである。

Claims

半導体ウェーハの湾曲に応じて、該半導体ウェーハの良否を判定する半導体ウェーハの検査方法であって、
前記半導体ウェーハの湾曲を測定する測定面において、前記半導体ウェーハの中心基準面からウェーハの中点における中心面までの変位量を示すＢｏｗと、前記半導体ウェーハの基準面から中心面までの最大変位値と最小変位値の差を示すＷａｒｐとをそれぞれ測定し、
測定した前記Ｂｏｗと前記Ｗａｒｐが、予め定めた前記Ｂｏｗと前記Ｗａｒｐとの関係を示す直線式に沿って分布しているか否かによって、前記半導体ウェーハの良否を判定することを特徴とする半導体ウェーハの検査方法。
前記半導体ウェーハは、一方の面にポリシリコンが成膜されていることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハの検査方法。
請求項１または２記載の半導体ウェーハの検査方法によって得られた前記半導体ウェーハの良否の情報に基づいて、半導体インゴットから前記半導体ウェーハを切り出す際の切断機の制御を行うことを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。