JP2970217B2 - Soi基板におけるsoi膜厚均一化方法 - Google Patents
Soi基板におけるsoi膜厚均一化方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SOI膜厚をSOI基
板全面に亘って均一化する方法に関する。
板全面に亘って均一化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、誘電体基板上に1μm以上の厚さ
を有する単結晶半導体薄膜を形成する方法としては、単
結晶サファイア基板上に単結晶シリコン膜等をエピタキ
シャル成長させる技術が良く知られているが、この技術
においては、誘電体基板と気相成長されるシリコン単結
晶との間に格子定数の不一致があるため、シリコン気相
成長層に多数の結晶欠陥が発生し、このために該技術は
実用性に乏しい。
を有する単結晶半導体薄膜を形成する方法としては、単
結晶サファイア基板上に単結晶シリコン膜等をエピタキ
シャル成長させる技術が良く知られているが、この技術
においては、誘電体基板と気相成長されるシリコン単結
晶との間に格子定数の不一致があるため、シリコン気相
成長層に多数の結晶欠陥が発生し、このために該技術は
実用性に乏しい。
【0003】そこで、近年、SOI( Si On Insulato
r)構造の接合ウエーハ(以下、SOI基板と称す)が
特に注目されるに至った。このSOI基板は、例えば2
枚の半導体基板の少なくとも一方を酸化処理してその基
板の少なくとも一方の表面に酸化膜を形成し、これら2
枚の半導体基板を前記酸化膜が中間層になるようにして
重ね合わせた後、これらを所定温度に加熱して接着し、
その一方の半導体基板を平面研削した後、更に研磨して
これを薄膜化し、単結晶シリコン薄膜(以下、SOI膜
と称す)とすることによって得られる。
r)構造の接合ウエーハ(以下、SOI基板と称す)が
特に注目されるに至った。このSOI基板は、例えば2
枚の半導体基板の少なくとも一方を酸化処理してその基
板の少なくとも一方の表面に酸化膜を形成し、これら2
枚の半導体基板を前記酸化膜が中間層になるようにして
重ね合わせた後、これらを所定温度に加熱して接着し、
その一方の半導体基板を平面研削した後、更に研磨して
これを薄膜化し、単結晶シリコン薄膜(以下、SOI膜
と称す)とすることによって得られる。
【0004】ところで、パワーものに用いられるSOI
基板は、SOI膜厚が比較的厚く10μm以上である
が、その厚さは均一で、バラツキは少なくとも±0.3
μm以下であることが要求される。
基板は、SOI膜厚が比較的厚く10μm以上である
が、その厚さは均一で、バラツキは少なくとも±0.3
μm以下であることが要求される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現行の
研磨における管理方法の下ではSOI膜厚の均一化には
限界があり、SOI膜厚をバラツキ±0.3μm以下に
抑えて均一化することは不可能であった。
研磨における管理方法の下ではSOI膜厚の均一化には
限界があり、SOI膜厚をバラツキ±0.3μm以下に
抑えて均一化することは不可能であった。
【0006】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、SOI膜厚が10μm以上の
SOI基板においても、SOI膜厚のバラツキを基板全
面に亘って±0.3μm以下に抑えることができるSO
I基板におけるSOI膜厚均一化方法を提供することに
ある。
で、その目的とする処は、SOI膜厚が10μm以上の
SOI基板においても、SOI膜厚のバラツキを基板全
面に亘って±0.3μm以下に抑えることができるSO
I基板におけるSOI膜厚均一化方法を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、SOI基板面内を複数に区画し、フーリエ変換
赤外分光計を用いて各区画のSOI膜厚をそれぞれ測定
して膜厚マップを作成し、各区画のSOI膜厚が所定値
となるためのエッチング代を前記膜厚マップに基づいて
各区画毎に計算し、所定の領域のみを選択的にエッチン
グ可能なドライエッチング装置をSOI基板上で走査し
て各区画のSOI膜を所定のエッチング代だけエッチン
グ処理するSOI膜厚均一化方法であって、前記フーリ
エ変換赤外分光計を用いるSOI膜厚の測定方法では、
マイケルソン干渉計を構成する固定鏡と移動鏡との光路
差を連続的に変えて得られる干渉光をSOI基板上に照
射して光路差−反射赤外光強度曲線を得、この曲線にお
ける複数のサイドバーストの各々に存在する極小ピーク
の中から光路差の絶対値の最も小さいものを選択し、そ
の極小ピークの光路差からSOI膜厚を求めることをそ
の特徴とする。
発明は、SOI基板面内を複数に区画し、フーリエ変換
赤外分光計を用いて各区画のSOI膜厚をそれぞれ測定
して膜厚マップを作成し、各区画のSOI膜厚が所定値
となるためのエッチング代を前記膜厚マップに基づいて
各区画毎に計算し、所定の領域のみを選択的にエッチン
グ可能なドライエッチング装置をSOI基板上で走査し
て各区画のSOI膜を所定のエッチング代だけエッチン
グ処理するSOI膜厚均一化方法であって、前記フーリ
エ変換赤外分光計を用いるSOI膜厚の測定方法では、
マイケルソン干渉計を構成する固定鏡と移動鏡との光路
差を連続的に変えて得られる干渉光をSOI基板上に照
射して光路差−反射赤外光強度曲線を得、この曲線にお
ける複数のサイドバーストの各々に存在する極小ピーク
の中から光路差の絶対値の最も小さいものを選択し、そ
の極小ピークの光路差からSOI膜厚を求めることをそ
の特徴とする。
【0008】
【作用】本発明者等はフーリエ変換赤外分光計(以下、
FTIRと称す)を用いてSOI膜厚を測定する方法
(以下、FTIR法と称す)を先に提案したが、該方法
によれば厚さ10μm以上のSOI膜厚であってもこれ
を高精度に測定できることがわかった。
FTIRと称す)を用いてSOI膜厚を測定する方法
(以下、FTIR法と称す)を先に提案したが、該方法
によれば厚さ10μm以上のSOI膜厚であってもこれ
を高精度に測定できることがわかった。
【0009】従って、本発明のようにSOI基板面の各
区画のSOI膜厚をFTIR法によって測定して膜厚マ
ップを作成し、この膜厚マップに基づいて各区画におけ
るSOI膜のエッチング代を計算し、ドライエッチング
装置によって各区画のSOI膜をエッチング代だけエッ
チング処理すれば、10μm以上の厚さのSOI膜であ
っても、その厚さを±0.3μm以下のバラツキに抑え
て均一化することができる。
区画のSOI膜厚をFTIR法によって測定して膜厚マ
ップを作成し、この膜厚マップに基づいて各区画におけ
るSOI膜のエッチング代を計算し、ドライエッチング
装置によって各区画のSOI膜をエッチング代だけエッ
チング処理すれば、10μm以上の厚さのSOI膜であ
っても、その厚さを±0.3μm以下のバラツキに抑え
て均一化することができる。
【0010】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【0011】本発明方法においては、図1に示すよう
に、先ずSOI基板11が複数の区画W1,W2…Wn
に分割され、各区画W1,W2…WnのSOI膜厚がF
TIR法によって測定されて膜厚マップが作成される。
に、先ずSOI基板11が複数の区画W1,W2…Wn
に分割され、各区画W1,W2…WnのSOI膜厚がF
TIR法によって測定されて膜厚マップが作成される。
【0012】ここで、FTIRによるSOI膜厚の測定
方法を図2乃至図4に基づいて概説する。尚、図2はF
TIR法によるSOI膜厚測定系の基本構成図、図3は
SOI基板における光路差と反射赤外光強度との関係を
示す図、図4は酸化膜厚1,2,3μm上の5〜32μ
mの膜厚を有するSOI膜に対しFTIR法によって測
定されたSOI膜厚と走査型電子顕微鏡(SEM)によ
って測定されたSOI膜厚との相関を示す図である。
方法を図2乃至図4に基づいて概説する。尚、図2はF
TIR法によるSOI膜厚測定系の基本構成図、図3は
SOI基板における光路差と反射赤外光強度との関係を
示す図、図4は酸化膜厚1,2,3μm上の5〜32μ
mの膜厚を有するSOI膜に対しFTIR法によって測
定されたSOI膜厚と走査型電子顕微鏡(SEM)によ
って測定されたSOI膜厚との相関を示す図である。
【0013】図2に示すように、赤外線発生用ランプ1
によって発生した波長2.5〜25μmの連続赤外光
を、固定鏡2と移動鏡3及びビームスプリッター4で構
成されるマイケルソン干渉計を用いて干渉光とし、この
干渉光をSOI基板11上のSOI膜12上に照射す
る。
によって発生した波長2.5〜25μmの連続赤外光
を、固定鏡2と移動鏡3及びビームスプリッター4で構
成されるマイケルソン干渉計を用いて干渉光とし、この
干渉光をSOI基板11上のSOI膜12上に照射す
る。
【0014】而して、前記固定鏡2と移動鏡3との光路
差Δを連続的に変えて得られる干渉光をSOI膜12上
に照射すると、固定鏡2と移動鏡3との光路差Δが或る
特定の値を持つ際に、合成された反射光は特異な挙動を
示す。つまり、図3に示す光路差−反射赤外光強度曲線
上に反射光強度がピーク値を示すサイドバースト(ピー
ク集合部分)と称される部分が生じる。
差Δを連続的に変えて得られる干渉光をSOI膜12上
に照射すると、固定鏡2と移動鏡3との光路差Δが或る
特定の値を持つ際に、合成された反射光は特異な挙動を
示す。つまり、図3に示す光路差−反射赤外光強度曲線
上に反射光強度がピーク値を示すサイドバースト(ピー
ク集合部分)と称される部分が生じる。
【0015】本発明者等は、光路差−反射赤外光強度曲
線上において、反射光強度にピークが生じる光路差Δと
SOI膜厚との間に存在する相関を見出した。即ち、光
路差−反射赤外光強度曲線における複数のサイドバース
トの各々に存在する極小ピークの内、光路差Δの絶対値
の最も小さい極小ピークのその光路差(図2に示す例で
は、図示の光路差Δmin)がSOI膜厚に対応してい
ることを見い出した。
線上において、反射光強度にピークが生じる光路差Δと
SOI膜厚との間に存在する相関を見出した。即ち、光
路差−反射赤外光強度曲線における複数のサイドバース
トの各々に存在する極小ピークの内、光路差Δの絶対値
の最も小さい極小ピークのその光路差(図2に示す例で
は、図示の光路差Δmin)がSOI膜厚に対応してい
ることを見い出した。
【0016】而して、上記相関によれば、厚さ10μm
以上のSOI膜であっても、その厚さを高精度に測定す
ることができる。図4にFTIR法によって測定された
SOI膜厚と走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定
されたSOI膜厚との関係を示すが、これによれば両者
のデータの相関係数は0.999であって、両者には非
常に高い相関があることがわかる。
以上のSOI膜であっても、その厚さを高精度に測定す
ることができる。図4にFTIR法によって測定された
SOI膜厚と走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定
されたSOI膜厚との関係を示すが、これによれば両者
のデータの相関係数は0.999であって、両者には非
常に高い相関があることがわかる。
【0017】以上に説明したFTIR法によって前述の
ようにSOI基板11の各区画W1,W2…Wnについ
てSOI膜厚が測定されて膜厚マップが作成されると、
各区画W1,W2…WnのSOI膜厚が所定値となるた
めに必要なエッチング代が膜厚マップに基づいて各区画
W1,W2…Wn毎に計算される。
ようにSOI基板11の各区画W1,W2…Wnについ
てSOI膜厚が測定されて膜厚マップが作成されると、
各区画W1,W2…WnのSOI膜厚が所定値となるた
めに必要なエッチング代が膜厚マップに基づいて各区画
W1,W2…Wn毎に計算される。
【0018】次に、図5に示すように、SOI基板11
は反応室20内でドライエッチング装置30によってそ
のSOI膜12が、各区画W1,W2…Wnについて計
算されたエッチング代分だけエッチングされて除去され
る。即ち、反応室20内にはX−Y平面(水平面 )内
を移動し得るX−Yテーブル40が収納されており、該
X−Yテーブル40上には円板状の下部電極31が固定
されている。又、反応室20内には円柱状の上部電極3
2が収納されており、両電極31,32には交流電源3
3が接続されている。そして、両電極31,32及び交
流電源33がドライエッチング装置30を構成してお
り、該ドライエッチング装置30は直径8〜14mmφ
の領域のみを選択的にエッチング可能である。
は反応室20内でドライエッチング装置30によってそ
のSOI膜12が、各区画W1,W2…Wnについて計
算されたエッチング代分だけエッチングされて除去され
る。即ち、反応室20内にはX−Y平面(水平面 )内
を移動し得るX−Yテーブル40が収納されており、該
X−Yテーブル40上には円板状の下部電極31が固定
されている。又、反応室20内には円柱状の上部電極3
2が収納されており、両電極31,32には交流電源3
3が接続されている。そして、両電極31,32及び交
流電源33がドライエッチング装置30を構成してお
り、該ドライエッチング装置30は直径8〜14mmφ
の領域のみを選択的にエッチング可能である。
【0019】而して、図5に示すように、SOI基板1
1が反応室20内の下部電極31上に固定され、反応室
20内には反応ガス(SF6 /O2 ガス)が供給され
る。その後、X−Yテーブル40が駆動されてドライエ
ッチング装置30の上部電極32がSOI基板11上を
区画W1,W2…Wnの順に走査し、ドライエッチング
装置30は両電極31,32間の放電によってSOI基
板11のSOI膜12を各区画W1,W2…Wnについ
て所定のエッチング代だけエッチングして薄層化し、S
OI基板11の全区画W1,W2…Wnについてエッチ
ング処理が終了すると、SOI膜厚は所望の値及び所望
のバラツキ(±0.3μm)以下となってSOI基板1
1の全面に亘って均一化される。尚、ドライエッチング
装置30の走査速度は、SOI基板11面の各区画W
1,W2…Wnにおけるエッチング代とエッチング速度
によって決定される。
1が反応室20内の下部電極31上に固定され、反応室
20内には反応ガス(SF6 /O2 ガス)が供給され
る。その後、X−Yテーブル40が駆動されてドライエ
ッチング装置30の上部電極32がSOI基板11上を
区画W1,W2…Wnの順に走査し、ドライエッチング
装置30は両電極31,32間の放電によってSOI基
板11のSOI膜12を各区画W1,W2…Wnについ
て所定のエッチング代だけエッチングして薄層化し、S
OI基板11の全区画W1,W2…Wnについてエッチ
ング処理が終了すると、SOI膜厚は所望の値及び所望
のバラツキ(±0.3μm)以下となってSOI基板1
1の全面に亘って均一化される。尚、ドライエッチング
装置30の走査速度は、SOI基板11面の各区画W
1,W2…Wnにおけるエッチング代とエッチング速度
によって決定される。
【0020】ここで、具体例について説明する。
【0021】SOI膜厚の所望値が20.0μmである
場合、5”N型<100>、中央の厚さが21.5μm
であるSOI膜を有するSOI基板に対して本発明方法
を適用した。
場合、5”N型<100>、中央の厚さが21.5μm
であるSOI膜を有するSOI基板に対して本発明方法
を適用した。
【0022】先ず、SOI基板を全面に亘って10mm
方眼に区画し、FTIR法によって各区画毎にSOI膜
厚を測定して膜厚マップを作成したが、このときのSO
I膜厚のバラツキは±1.0μmであった。
方眼に区画し、FTIR法によって各区画毎にSOI膜
厚を測定して膜厚マップを作成したが、このときのSO
I膜厚のバラツキは±1.0μmであった。
【0023】次に、SOI基板の各区画毎にエッチング
代を計算し、ドライエッチング装置によってエッチング
代分だけエッチング処理した。尚、エッチング処理には
直径8mmφの上部電極と直径200mmφの下部電極
を用い、両者の間隔を60mmに設定し、反応室内に反
応ガス(SF6 /O2 ガス)を45/5cc/minの
割合で供給しながら、両電極に周波数13.56MH
z、電力0.2Wの交流を印加した。又、ドライエッチ
ング装置の走査速度Vは、走査領域のSOI膜をXμm
として、V=8×0.06/(X−20.0)(mm/
min)によって求めた。ここに、8は前記上部電極の
直径(mm)、0.06はSOI膜の深さ方向のエッチ
ング速度(μm/min)である。
代を計算し、ドライエッチング装置によってエッチング
代分だけエッチング処理した。尚、エッチング処理には
直径8mmφの上部電極と直径200mmφの下部電極
を用い、両者の間隔を60mmに設定し、反応室内に反
応ガス(SF6 /O2 ガス)を45/5cc/minの
割合で供給しながら、両電極に周波数13.56MH
z、電力0.2Wの交流を印加した。又、ドライエッチ
ング装置の走査速度Vは、走査領域のSOI膜をXμm
として、V=8×0.06/(X−20.0)(mm/
min)によって求めた。ここに、8は前記上部電極の
直径(mm)、0.06はSOI膜の深さ方向のエッチ
ング速度(μm/min)である。
【0024】而して、エッチング後のSOI膜厚分布と
しては、20.5±0.25μmという結果が得られ、
SOI膜厚のバラツキを±0.3μm以下に抑えて均一
化することができた。
しては、20.5±0.25μmという結果が得られ、
SOI膜厚のバラツキを±0.3μm以下に抑えて均一
化することができた。
【0025】
【発明の効果】以上の説明で明らかな如く、本発明によ
れば、SOI膜厚が10μm以上のSOI基板において
も、SOI膜厚を±0.3μm以下のバラツキに抑えて
均一化することができるという効果が得られる。
れば、SOI膜厚が10μm以上のSOI基板において
も、SOI膜厚を±0.3μm以下のバラツキに抑えて
均一化することができるという効果が得られる。
【図1】区画されたSOI基板の平面図である。
【図2】FTIR法によるSOI膜厚測定系の基本構成
図である。
図である。
【図3】SOI基板における光路差と反射赤外光強度と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図4】FTIR法によって測定されたSOI膜厚と走
査型電子顕微鏡(SEM)によって測定されたSOI膜
厚との相関を示す図である。
査型電子顕微鏡(SEM)によって測定されたSOI膜
厚との相関を示す図である。
【図5】本発明方法を実施するための装置の構成図であ
る。
る。
2 固定鏡 3 移動鏡 11 SOI基板 12 SOI膜 30 ドライエッチング装置
フロントページの続き (72)発明者 片山 正健 群馬県安中市磯部2丁目13番1号信越半 導体株式会社 半導体磯部研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/66
Claims (3)
- 【請求項1】 SOI基板面内を複数に区画し、フーリ
エ変換赤外分光計を用いて各区画のSOI膜厚をそれぞ
れ測定して膜厚マップを作成し、各区画のSOI膜厚が
所定値となるためのエッチング代を前記膜厚マップに基
づいて各区画毎に計算し、所定の領域のみを選択的にエ
ッチング可能なドライエッチング装置をSOI基板上で
走査して各区画のSOI膜を所定のエッチング代だけエ
ッチング処理するSOI膜厚均一化方法であって、前記
フーリエ変換赤外分光計を用いるSOI膜厚の測定方法
では、マイケルソン干渉計を構成する固定鏡と移動鏡と
の光路差を連続的に変えて得られる干渉光をSOI基板
上に照射して光路差−反射赤外光強度曲線を得、この曲
線における複数のサイドバーストの各々に存在する極小
ピークの中から光路差の絶対値の最も小さいものを選択
し、その極小ピークの光路差からSOI膜厚を求めるこ
とを特徴とするSOI基板におけるSOI膜厚均一化方
法。 - 【請求項2】 前記ドライエッチング装置は、直径8〜
14mmφの領域のみを選択的にエッチング可能である
ことを特徴とする請求項1記載のSOI基板におけるS
OI膜厚均一化方法。 - 【請求項3】 前記ドライエッチング装置の走査速度
は、SOI基板面の各区画におけるエッチング代とエッ
チング速度から決められることを特徴とする請求項1記
載のSOI基板におけるSOI膜厚均一化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13884592A JP2970217B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Soi基板におけるsoi膜厚均一化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13884592A JP2970217B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Soi基板におけるsoi膜厚均一化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05335395A JPH05335395A (ja) | 1993-12-17 |
JP2970217B2 true JP2970217B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15231531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13884592A Expired - Lifetime JP2970217B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Soi基板におけるsoi膜厚均一化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2970217B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004128079A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Speedfam Co Ltd | Soiウェハーのための多段局所ドライエッチング方法 |
KR100939538B1 (ko) * | 2007-12-14 | 2010-02-03 | (주) 인텍플러스 | 입체 형상 측정 장치 |
JP6123150B2 (ja) * | 2011-08-30 | 2017-05-10 | 株式会社Sumco | シリコンウェーハ加工量の評価方法およびシリコンウェーハの製造方法 |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP13884592A patent/JP2970217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05335395A (ja) | 1993-12-17 |
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