JP4693188B2

JP4693188B2 - シリコンウェハのエッチング方法

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Publication number: JP4693188B2
Application number: JP2008182051A
Authority: JP
Inventors: 明洋石井; 裕司佐藤; 史朗芳野
Original assignee: Sumco Techxiv Corp
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2008300857A

Description

本発明は、シリコンウェハについて短時間で所定の取り代だけ正確に除去する方法及び除去後のシリコンウェハの欠陥検出方法に関する。

従来から、ＣＯＰ（ＣｒｙｓｔａｌＯｒｉｇｉｎａｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅ）やＢＭＤ（ＢｕｌｋＭｉｃｒｏＤｅｆｅｃｔ）等の欠陥を含まない所定厚さの無欠陥層（ＤＺ：ＤｅｎｕｄｅｄＺｏｎｅ）と、その下部に、欠陥を有するバルク層とを備えた高品質シリコンウェハ（以下、ウェハと言う）が知られている。
図７に、従来技術に係るウェハ１０の側面断面図を示す。図７において、ウェハ１０は無欠陥層１１とバルク層１２とを備えており、バルク層１２の内部には、ＢＭＤ欠陥１３とＣＯＰ欠陥１４とが混在している。
このような無欠陥層１１を備えたウェハ１０は、ＢＭＤ欠陥１３とＣＯＰ欠陥１４とを、厚さ方向全体に含んで製作されたウェハ１０に対して、水素やアルゴンなどの雰囲気中で１１００°Ｃ〜１２５０°Ｃでアニーリングを行なうことによって製造される。これにより、ウェハ１０の表面近くの層からＢＭＤ欠陥１３及びＣＯＰ欠陥１４が取り除かれ、無欠陥層１１が形成される。

以下、欠陥１３，１４を含まない無欠陥層１１の厚さを、ウェハ１０の無欠陥深さｔと言う。ＬＳＩなどの素子を製造するデバイスメーカは、無欠陥深さｔを指定したウェハ１０の供給をウェハメーカに要求する。無欠陥深さｔは、例えば５μｍなど、１μｍ単位で要求されるのが一般的である。
このとき、無欠陥深さｔは、アニーリングの温度及び時間によって変化するので、所定の無欠陥深さｔの無欠陥層１１を得るためには、アニーリングの温度及び時間との関係を正確に導出する必要がある。また、アニーリングしたウェハ１０に対し、所定の無欠陥深さｔが得られたか否かを、検査することも必要である。
これらの理由から、ウェハ１０の無欠陥深さｔを、迅速に、かつ正確に測定する技術が求められている。

従来、例えば波長６９０μｍのレーザ光をウェハ１０に照射し、その散乱光に基づいて、ウェハ１０の無欠陥深さｔを測定するという欠陥数の測定方法が知られている。ところが、このような測定方法では、欠陥の大きさによって検出される深さの値がばらつき、測定精度が不十分であるという問題がある。

これに鑑み、欠陥１３，１４のうち、ＣＯＰ欠陥１４に関する無欠陥深さｔを正確に測定するための技術として、例えば、国際公開番号ＷＯ０１／１６４０９に開示された測定方法が知られている。
即ち、ウェハ１０の表層を所定厚さまで研磨によって除去し、除去後に露出した新表面上に酸化膜及び電極からなるＭＯＳ構造を作成する。そして、ＭＯＳ構造に電圧を印加して、ＧＯＩ（ゲート酸化膜耐圧特性）を測定することにより、無欠陥深さｔを測定するというものである。

図８に、従来技術に係る無欠陥深さｔの測定法の説明図を示す。図８において、研磨されて露出したウェハ１０の新表面１８上には酸化膜１５が設けられ、その上部にはポリシリコン等からなる電極１６Ａ，１６Ｂが形成されている。電極１６Ａ，１６Ｂとバルク層１２との間には、可変電圧電源１７Ａ，１７Ｂによって電圧Ｖ，Ｖが印加され、それぞれ電流ｉＡ，ｉＢが流れる。

図８における中心線１９の左側の領域Ｌでは、ウェハ１０の浅い領域にＣＯＰ欠陥１４Ａが存在しており、研磨により、ＣＯＰ欠陥１４Ａがウェハ１０の新表面１８に出現する。一方、図８の中心線１９の右側の領域Ｒでは、浅い領域のＣＯＰ欠陥１４がアニーリングによって消滅しており、研磨後も、ＣＯＰ欠陥１４Ｂがウェハ１０の新表面１８に出現しない。

図９に、ＣＯＰ欠陥１４Ｂがウェハ１０の新表面１８に出現しない領域Ｒにおいて、可変電圧電源１７Ｂから電極１６Ｂに印加する電圧Ｖを変化させた場合の、電流ｉ−電界Ｅ曲線を示す。
図９に示すように、電圧Ｖが電界値に換算して約１ＭＶ／ｃｍまでの範囲では、電圧Ｖを増加させていくに従い、電流ｉが増大する。そして、電界値換算で６〜７ＭＶ／ｃｍまでは電流ｉはゆっくりと増加し、電界値換算で６〜７ＭＶ／ｃｍを越えると、約１２ＭＶ／ｃｍまでは一気に増加する。

一方、領域Ｌのように、ＣＯＰ欠陥１４Ｂがウェハ１０の新表面１８に出現している場合、電圧Ｖが電界値に換算して約８ＭＶ／ｃｍに達するまでに、絶縁が破壊されてしまう。従って、電圧Ｖを例えば８ＭＶ／ｃｍまで印加し、絶縁破壊が行なわれたか否かによって、欠陥の有無を検出することが可能である。

図１０に、ウェハ１０の平面図を示す。図１０に示すように、ウェハ１０の図示しない新表面上に設けられた酸化膜１５の上には、面積１０ｍｍ^２程度の電極１６が、１００個以上並んでいる。これらの電極１６と、その下方にある酸化膜１５及びウェハ１０との組み合わせを、以下の説明では素子と呼ぶ。

これらの電極１６に、図８に示したように所定の電界値となるような電圧Ｖを印加し、全素子のうち破壊されなかった素子の比率を、酸化膜良品率（又は良品率）として表している。一般的には、良品率が９０％以上となる深さを、無欠陥深さｔとしている。
国際公開第ＷＯ０１／１６４０９号パンフレット

しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
即ち従来技術においては、ウェハ１０の表層を、研磨により除去している。研磨の工程としては、粗い砥粒を用いて研磨を行なう粗研磨工程と、微細な砥粒や砥液を用いる仕上げ研磨工程とが必要となる。
これは、粗研磨のみを行なって仕上げ研磨を行なわないと、粗研磨によって生じた微小な傷がＧＯＩ測定の際に素子の耐圧不良を引き起こし、そのために、測定値がウェハ１０の特性を表さなくなってしまうことがあるためである。
一方、仕上げ研磨のみによってウェハ１０を所定の取り代（例えば９μｍ）だけ研磨しようとすると、非常に多くの時間を要するため、両者を併せて用いる必要がある。

ところが、１枚のウェハ１０に粗研磨と仕上げ研磨とを行なうためには、例えば同一の研磨機にウェハ１０をセットした状態でアタッチメントを付け替えたり、或いは異なる研磨機にウェハ１０を移し替えたりする必要がある。
図１１に、従来技術に係る、無欠陥深さｔ測定のための手順をフローチャートで示す。まず、粗研磨機によってウェハ１０を粗研磨し（ステップＳ１１）、ウェハ１０を仕上げ研磨機に搬送し（ステップＳ１２）、仕上げ研磨機によってウェハ１０を仕上げ研磨し（ステップＳ１３）、ＧＯＩ測定を行なう（ステップＳ１４）。或いは、ステップＳ１２において、ウェハ１０を搬送する代わりに、アタッチメントを付け替えてもよい。

このように、研磨の際のアタッチメントの付け替えやウェハの搬送に時間を要するために、無欠陥深さｔの測定に要する時間が多大なものとなり、ウェハ１０の検査コストが増大するという問題がある。
特に昨今、無欠陥層１１を備えた上記のような高品質ウェハ１０の需要が急増しているため、短時間でウェハ１０の無欠陥深さｔを測定することが求められている。そのためには、ウェハ１０の表層を、短時間で所定の取り代だけ正確に除去する必要がある。

また、粗研磨においては、粗い砥粒を用いるために、ウェハ１０の表面に微小な傷や残留応力といったダメージが残ることがある。このようなダメージが、仕上げ研磨によっても完全に除去されずに表面に残り、ＧＯＩ測定の誤差要因となることがある。
特に、粗研磨及び仕上げ研磨によってウェハ１０の表層を短時間で除去するためには、粗研磨でなるべく所望する厚さ近くまで研磨し、その後、仕上げ研磨で微小厚さを研磨することが望まれる。しかしながら、粗研磨で多くを除去するほど、上記のダメージが残ることが多く、これを避けるには、仕上げ研磨で除去する厚さを増やす必要があるため、さらに長い研磨時間が必要となる。

また、測定や検査の頻度が少ない間は、ウェハ１０の製造工程に用いる研磨機を測定用にも用いていたが、上述したように、昨今の高品質ウェハの需要増加に伴い、測定用に表層を除去するための装置を専用に設置する必要が生じてきた。しかしながら、研磨機は非常に高価であり、このような高価な装置を測定のみに用いることは、やはりウェハ１０の検査コストの増大に繋がる。

本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、短時間で所定の取り代だけ正確に除去する方法や除去後のシリコンウェハの欠陥検出方法を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明は、シリコンウェハの表層を略均等に所定の取り代で除去する除去工程と、除去されて露出した新表面における欠陥を検出する欠陥検出工程とを備え、前記除去工程がエッチングによってシリコンウェハの表層を除去している。
これによれば、エッチングによってウェハの表層を除去するので、粗研磨よりも短時間で除去が可能である。また、シリコンウェハにダメージが残りにくいので、このダメージを欠陥と誤認識することが少ない。

また本発明は、前記エッチングが、取り代の寸法精度が±０．５μｍ以内となるようにシリコンウェハの表層を除去可能なエッチングである。
これにより、１μｍ単位での無欠陥深さの測定が可能であり、デバイスメーカが要求する仕様を満足することができる。

また本発明は、前記エッチングが、シリコンウェハを回転させつつその表面にエッチング液を供給して表層を除去するスピンエッチングである。
スピンエッチングは、高速でシリコンウェハの表層を除去可能であり、測定に要する時間が短縮される。しかも取り代の精度が正確で、除去後の面粗さが小さいので、無欠陥深さの測定が正確になる。

また本発明は、前記スピンエッチング直後に、エッチングによって露出したシリコンウェハの表面にエッチングの進行を停止させるリンス液を供給している。
これにより、エッチング液の供給停止後にエッチングが進行することが少なく、シリコンウェハの表面の荒れが少なくなってヘイズが減少する。その結果、欠陥検出時に、ヘイズに起因する素子の耐圧不良が発生することが少なくなり、検出結果がより正確になる。

また本発明は、前記除去工程が、エッチング工程によって露出した表面を仕上げ研磨してシリコンウェハの新表面を露出させる仕上げ研磨工程を備えている。
これにより、シリコンウェハの新表面がより滑らかになってヘイズがほぼなくなり、同様に検出結果がより正確になる。

また本発明は、前記欠陥検出工程が、露出した新表面に酸化膜及び電極からなるＭＯＳ構造を作成するＭＯＳ作成工程と、ＭＯＳ構造に所定の電圧を印加してその電流−電圧特性に基づいて欠陥を検出する電圧印加工程とを備えたゲート酸化膜耐圧特性測定工程である。
エッチングとＧＯＩ測定とを組み合わせることにより、欠陥数を正確に、かつ迅速に測定することができる。

また本発明は、シリコンウェハを回転させつつその表面にエッチング液を供給するスピンエッチング工程と、エッチング液の供給停止直後に、エッチングによって露出したシリコンウェハの表面にエッチングの進行を停止させるリンス液を供給するリンス工程とを備えている。
これにより、エッチング液の供給停止後にエッチングが進行することが少なく、ヘイズの少ない、滑らかなシリコンウェハの新表面が得られる。
（１）シリコンウェハ１０の表層を略均等に所定の取り代で除去する除去工程と、除去されて露出した新表面１８における欠陥を検出する欠陥検出工程とを備え、前記除去工程がエッチングによってシリコンウェハ１０の表層を除去することを特徴とする、シリコンウェハの欠陥検出方法。
（２）上記（１）に記載のシリコンウェハの欠陥検出方法において、前記エッチングが、取り代の寸法精度が±０．５μｍ以内となるようにシリコンウェハ１０の表層を除去可能なエッチングであることを特徴とするシリコンウェハの欠陥検出方法。
（３）上記（１）に記載のシリコンウェハの欠陥検出方法において、前記エッチングが、シリコンウェハ１０を回転させつつその表面にエッチング液２５を供給して表層を除去するスピンエッチングであることを特徴とするシリコンウェハの欠陥検出方法。
（４）上記（３）に記載のシリコンウェハの欠陥検出方法において、前記スピンエッチング直後に、エッチングによって露出したシリコンウェハ１０の表面にエッチングの進行を停止させるリンス液２７を供給するようにしたことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検出方法。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のシリコンウェハの欠陥検出方法において、前記除去工程が、エッチング工程によって露出した表面を仕上げ研磨してシリコンウェハ１０の新表面１８を露出させる仕上げ研磨工程を備えたことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検出方法。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のシリコンウェハの欠陥検出方法において、前記欠陥検出工程が、露出した新表面１８に酸化膜１５及び電極１６からなるＭＯＳ構造を作成するＭＯＳ作成工程と、ＭＯＳ構造に電圧を印加してその電流−電圧特性に基づいてシリコンウェハ１０の欠陥を検出する電圧印加工程とを備えたゲート酸化膜耐圧特性測定工程であることを特徴とするシリコンウェハの欠陥検出方法。
（７）シリコンウェハ１０を回転させつつその表面にエッチング液２５を供給するスピンエッチング工程と、エッチング液２５の供給停止直後に、エッチングによって露出したシリコンウェハ１０の表面にエッチングの進行を停止させるリンス液２７を供給するリンス工程とを備えたことを特徴とするシリコンウェハのエッチング方法。

以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
まず、第１実施形態を説明する。図１に、第１実施形態に係る無欠陥深さｔの測定方法の一例を、フローチャートで示す。
まず、ウェハを後述するスピンエッチャーに搭載し、スピンエッチングにより、表層を所定の厚さだけ除去する（ステップＳ２１）。スピンエッチャーとは、ウェハを高速で回転させながら、その表面にエッチング液を供給することにより、ウェハの表層を所望する取り代にわたってエッチングして除去するものである。これにより、ウェハの表層は均一に除去され、滑らかな新表面が露出する。

そして、こうして表層を除去したウェハ１０に対し、前述したようにＧＯＩ測定を行なう（ステップＳ２２）。
即ち、図８に示したように、除去後に露出した新表面１８上に、酸化膜１５及び電極１６からなるＭＯＳ構造を作成する。そして、ＭＯＳ構造に電圧を印加して、ＧＯＩ（ゲート酸化膜耐圧特性）を測定することにより、ある深さにおける欠陥を検出する。

以下、スピンエッチャーについて、詳細に説明する。
図２に、スピンエッチャー２２の一例を示す。本実施形態に好適なスピンエッチャー２２の一例としては、日本エスイーゼット社製のＲＳＴ２００等がある。図２においてスピンエッチャー２２は、モータ２８によって高速で回転する回転台２３を備えている。回転台２３の上部には、ベルヌーイチャックによる図示しない保持機構が備えられ、ウェハ１０を表面を上方に向けて略水平に保持している。

スピンエッチャー２２は、ウェハ１０の上方から、その表面に硝酸（ＨＮＯ_３）、弗酸（ＨＦ）、及び硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）のうち少なくとも１つを含むエッチング液２５を供給するエッチング液供給管２４を備えている。
また、ウェハ１０表面に、エッチング液２５を中和したり洗い流したりして、エッチングの進行を停止させる（リンスする）、純水等のリンス液２７を供給するリンス管２６を備えている。

エッチング時には、ウェハ１０を高速で回転させながら、その表面の略中央部に、エッチング液供給管２４からエッチング液２５を略垂直に供給する。ウェハ１０中央部に供給されたエッチング液２５は、遠心力によって、ウェハ１０の表面に略同一厚さで拡散する。これにより、エッチングがウェハ１０の表面で同時に略同速度で進行し、ウェハ１０の表層を、略均一厚さで除去することが可能となっている。
このとき、図示しないコントローラからの指令により、ウェハ１０の回転速度とエッチング液２５の供給量を調節し、ウェハ１０の取り代を、所望する値に制御可能である。

ウェハ１０の表層が所定の取り代だけ除去されると、エッチング液２５の供給を停止するとともに、即座にリンス管２６からリンス液２７を供給する。これにより、エッチング液２５が中和されたり洗い流されたりして、エッチングの進行が停止する。そして、エッチングの終了したウェハ１０を、洗浄装置２１に搬送して、純水等でウェハ１０の洗浄を行ない、図示しない乾燥装置で乾燥させる。

従来のスピンエッチングにおいては、リンス液２７の供給をどのようなタイミングで行なうかといった技術は知られていない。
例えば、ある程度の時間が経過してからリンス液２７を供給したり、或いはリンス管２６からはリンス液２７の供給を行なわず、ウェハ１０上にエッチング液２５が残存している状態で、ウェハ１０を洗浄装置に搬送してリンスや洗浄を行なったりしていた。

ところが、エッチング液２５の供給停止直後にリンス液２７の供給を行なわないと、表面にわずかに残存したエッチング液２５によって、供給停止後にもエッチングが不均一に進行することがわかってきた。このようなエッチングの進行により、露出したウェハ１０の新表面１８が荒れて、ヘイズと呼ばれる曇りが広い面積にわたって発生する。これは、目視でも明らかであり、新表面１８が一様に輝きを失ったような状態になっている。
このようなヘイズが、これまでにさほど問題とならなかったのは、スピンエッチングが、酸化膜の除去などの目的に用いられてきたためであるが、ＧＯＩ測定のように平坦な表面が必要な場合には問題となる。即ち、ヘイズは、ＧＯＩ測定時に、ＣＯＰ欠陥１４と同様に絶縁破壊の生じる電界Ｅを下げるような働きをするため、ＧＯＩ測定の精度が低下してしまう。

これに対し、本実施形態で示したように、エッチング液２５の供給停止直後にリンス液２７を供給することにより、エッチングの進行が停止し、ヘイズの少ない滑らかな新表面１８が得られる。これも、目視で明らかであり、曇っている領域が減少している。これにより、ＧＯＩ測定時の誤差要因が減少する。

こうして、表層を所定の取り代にわたって除去したウェハ１０に対し、図８に示したような方法でＧＯＩ測定を行なうことにより、ウェハ１０の無欠陥深さｔを、正確に測定することが可能である。

次に、エッチングと研磨との、ＧＯＩ測定に対する影響の比較について、詳細に説明する。
エッチングによって表層を除去したウェハ１０に対してＧＯＩ測定を行なった場合に、従来の研磨によって表層を除去した場合と同様の精度の測定結果が得られるか否かについて、実験を行なった。実験は、次の条件で行なわれた。

３枚のウェハ１０を１組として、約２０組のウェハ１０を用意した。そして、水素１００％の雰囲気下で、熱を１１００°Ｃ〜１２００°Ｃ、加熱時間を１〜４時間の範囲で、組ごとにさまざまに条件を変えてアニーリングを行なった。
その結果、同一条件でアニーリングを行なった３枚のウェハ１０を１組とする、２０組のアニーリング済ウェハ１０が得られた。
そして、１組３枚のウェハ１０のうち、１枚は研磨（粗研磨及び仕上げ研磨）によって厚さ９μｍの表層を除去し、他の２枚はスピンエッチングによって厚さ９μｍの表層を除去した。これらの表層除去済ウェハ１０に対して、図１０に示したように素子を多数作成し、各素子に対してＧＯＩ測定を行なった。そして、８ＭＶ／ｃｍ程度の電界をかけた際に絶縁破壊を起こさなかった素子数の、全素子数に対する比率を良品率とした。

図３に、スピンエッチングを行なったウェハ１０と、従来技術に係る研磨を行なったウェハ１０との両者において、ＧＯＩ測定による良品率を比較した実験結果を、グラフで示す。図３においては、３個１組のウェハ１０に対して１つのプロットを対応させ、縦軸にスピンエッチングした２枚のウェハ１０，１０の良品率の平均値を、横軸に研磨した１枚のウェハ１０の良品率を、それぞれとっている。

その結果、例えばプロット２９に示すように、同一条件でアニーリングしたウェハ１０に対し、スピンエッチングを行なった場合と研磨を行なった場合とでは、良品率がどちらも５７％程度で、ほぼ一致している。また、両者の良品率には、強い相関が見られる。
この結果から、研磨の代わりにスピンエッチングを用いてウェハ１０の表層を除去しても、正確なＧＯＩ測定の結果が得られることがわかる。

次に応用例として、スピンエッチングを施したウェハ１０にＧＯＩ測定を行ない、アニーリングのパラメータと良品率との関係を導いた実験結果を示す。
実験に際し、まず、小さなＣＯＰ欠陥１４が高密度で存在するウェハ群１０Ａと、大きなＣＯＰ欠陥１４が低密度で存在するウェハ群１０Ｂとを、それぞれ２０枚ずつ製作した。尚、ＣＯＰ欠陥１４の大きさや密度に関しては、例えばウェハ１０の結晶を引き上げる際の引き上げ速度や雰囲気温度等の諸条件により、予め予測が可能である。

そして、これらのウェハ群１０Ａ，１０Ｂに対して、アルゴン１００％の雰囲気中で、アニーリング条件をさまざまに変化させてアニーリングを行なった。アニーリング条件は、次の４通りである。
１）１１００°Ｃで１時間
２）１１５０°Ｃで１時間
３）１２００°Ｃで１時間
４）１２００°Ｃで２時間

そして、アニーリング条件と無欠陥深さｔとの関係を調べるために、各条件でアニーリングしたウェハ群１０Ａ，１０Ｂに対してスピンエッチングを施し、ＧＯＩ測定を行なった。
スピンエッチングの取り代は、１，３，６，９μｍとした。また、比較のために、除去を行なわない取り代０のウェハ１０に対しても、ＧＯＩ測定を行なった。ＧＯＩ測定においては、酸化膜の厚さを２４ｎｍとし、８ＭＶ／ｃｍまでの電界を印加して、破壊されなかった素子を良品と評価した。

まず、小さなＣＯＰ欠陥１４が高密度で存在するウェハ群１０Ａについて、実験結果を説明する。
図４に、ウェハ群１０Ａに関し、横軸に取り代、縦軸に良品率を取ったグラフを示す。図４に示すようにウェハ群１０Ａにおいては、条件３），４）の１２００°Ｃでアニーリングしたものは、深さ９μｍまで表層を除去しても、良品率が９０％を越えている。
これにより、小さなＣＯＰ欠陥１４が高密度で存在するようなウェハ１０Ａに対しては、１２００°Ｃ以上のアニーリングを１時間以上施すことにより、深さ９μｍまでＣＯＰ欠陥の除去が可能であることがわかる。

次に、大きなＣＯＰ欠陥１４が低密度で存在するウェハ群１０Ｂについて、実験結果を説明する。
図５に、ウェハ群１０Ｂに関し、横軸に取り代、縦軸に良品率を取ったグラフを示す。図５に示すようにウェハ群１０Ｂにおいては、条件４）のように１２００°Ｃで２時間アニーリングしたウェハ１０のみが、取り代３μｍまで良品率９０％を越えており、６μｍの取り代においても、８０％の良品率を得ている。
一方、条件４）以外では、取り代１μｍであっても、どのアニーリング条件のウェハも良品率９０％を越えることができない。従って、大きなＣＯＰ欠陥１４を除去するためには、高温で長時間のアニーリングが必要であり、ことに無欠陥深さｔが９μｍのウェハ１０を得るためには、さらに好適なアニーリング条件を探す必要があることがわかる。

このように、スピンエッチングによって、ウェハ１０の表層を除去し、ＧＯＩ測定を行なうことで、アニーリングのパラメータとＣＯＰ欠陥の深さ方向の分布との関係を把握することが可能である。

本発明の最大の効果としては、ウェハの欠陥検出に要する時間の短縮が挙げられる。
例えば、従来の研磨を用いた測定方法によれば、ウェハ１０の表層を９μｍの取り代にわたって除去するためには、粗研磨と仕上げ研磨とを合わせて、１枚当たり約１２分を要していた。これに対し、本実施形態のスピンエッチングを用いるならば、約８分で除去が完了する。
このように、無欠陥深さｔの測定や検査に要する時間を短縮することが可能となっている。

また、スピンエッチングによれば、化学変化によって表層を除去しているので、ウェハ１０表面に傷やストレスを与えることが少なく、しかも、他のエッチング方法に比べ、正確な取り代寸法で除去することが可能である。さらには、新表面の荒れも小さい。
従って、ＧＯＩ測定の測定結果に、高い信頼性が得られる。

尚、上述したように、デバイスメーカは、一般的に無欠陥深さｔを１μｍ単位で指定してくる。そのため、スピンエッチングによる除去は、取り代の寸法精度が、±０．５μｍ以内である必要がある。逆に、研磨よりも速く、かつ精度±０．５μｍ以内という条件を満たすようなエッチング方法であれば、スピンエッチングに限られるものではなく、他のエッチング方法であってもよい。

また、スピンエッチング時に、エッチング液２５の供給停止直後にリンス液２７をウェハ１０に供給し、エッチングの進行を即座に停止させることによって、ウェハ１０の新表面１８にヘイズが生じるのを防止している。
これにより、ウェハ１０の新表面１８のヘイズによって、ＧＯＩ測定に誤差が生じることが少なく、より正確な無欠陥深さｔの測定が可能である。

また、一般的にスピンエッチャーは、研磨機に比べて比較的安価である。従って、これを検査や測定用の専用機として設置しても、研磨機に比べてコスト増大の度合いが小さい。

次に、第２実施形態について、説明する。
図６に、第２実施形態に係るＧＯＩ測定方法のフローチャートを示す。まず、スピンエッチャー２２によってウェハ１０をエッチングし（ステップＳ３１）、ウェハ１０を仕上げ研磨機に搬送し（ステップＳ３２）、仕上げ研磨機によってウェハ１０を仕上げ研磨して（ステップＳ３３）、ＧＯＩ測定を行なう（ステップＳ３４）。

このとき、取り代が例えば９μｍであったとすると、ステップ３１においてエッチングによって約８μｍを除去し、ステップＳ３３において、残り１μｍを仕上げ研磨して新表面を露出させるようにする。８μｍを粗研磨するのに比べると、スピンエッチングによって８μｍを除去するほうが、比較的短時間ですむ。従って、粗研磨の代わりにスピンエッチングを用いることによっても、ウェハ１０の表層の除去に要する時間を短縮可能である。

また、第１実施形態においては、スピンエッチングの直後にリンス液２７によってエッチングを停止させているが、それにも拘らず、わずかなヘイズが発生することがある。そのヘイズのうちの一部が、耐圧不良を起こして、ＧＯＩ測定誤差の原因となる。

また、ウェハ１０の欠陥の検出方法としては、ＧＯＩ測定以外にも、例えばパーティクルカウンタを用いて、新表面１８上のＣＯＰ欠陥１４を測定する方法がある。上述したように、スピンエッチングによっても、ウェハ１０の表面にわずかなヘイズが残存することがあるが、パーティクルカウンタは、このようなヘイズをすべて欠陥であるとカウントしてしまうので、ＧＯＩ測定よりも大きな誤差が出やすくなる。
従って、第２実施形態に示したように、スピンエッチングの後に仕上げ研磨を行なうことにより、ヘイズをより確実に除去し、ＧＯＩ測定やこれ以外の測定方法においても、正確な欠陥検出を可能としている。

また、エッチングは化学的な方法でウェハ１０の表層を除去するため、従来技術の粗研磨で生じる、ＧＯＩ測定の誤差要因であるダメージが残ることが、非常に少ない。従って、ウェハ１０の表層の除去に、研磨とエッチングとで略同一の時間を要したとしても、エッチングのほうが欠陥検出の誤差が小さく、正確な測定が可能となっている。

また、仕上げ研磨はエッチングのみよりも、正確な取り代寸法でウェハ１０の表層を除去することが可能である。前述したように、現状ではデバイスメーカの、無欠陥深さｔに対する要求は、１μｍ単位で行なわれているが、これを０．５μｍや０．２５μｍ単位で行なうようにしてきた場合には、エッチングのみでは正確な厚さの除去が困難な場合がある。
これに対し、本実施形態に述べたように、エッチング後に仕上げ研磨を行なうことにより、より正確な厚さの除去が可能となっている。

また、スピンエッチャー２２は、非常に正確な寸法で取り代の除去が可能であるが、他のエッチング方法に比べて、所要時間が長い場合もある。
従って、まずスピンエッチャー２２以外の、取り代の精度は粗いが所要時間の短いエッチング方法によってウェハ１０の表層を除去し、その後に仕上げ研磨を施すことにより、除去に必要な時間をさらに減らすことも可能となっている。

第１実施形態に係る無欠陥深さの測定方法の一例を示すフローチャート。スピンエッチャーの一例を示す説明図。研磨とエッチングとによるＧＯＩ測定結果の比較を示すグラフ。アニーリング条件と良品率との比較を示すグラフ。アニーリング条件と良品率との比較を示すグラフ。第２実施形態に係る無欠陥深さの測定方法を示すフローチャート。従来技術に係るウェハの断面図。従来技術に係る無欠陥深さの測定法の説明図。従来技術に係る電流−電界曲線のグラフ。ウェハの平面図。従来技術に係る無欠陥深さの測定方法を示すフローチャート。

符号の説明

１０：ウェハ、１１：無欠陥層、１２：バルク層、１３：ＢＭＤ欠陥、１４：ＣＯＰ欠陥、１５：酸化膜、１６：電極、１７：可変電圧電源、１８：新表面、１９：中心線、２１：洗浄装置、２２：スピンエッチャー、２３：回転台、２４：エッチング液供給管、２５：エッチング液、２６：リンス管、２７：リンス液、２８：モータ。

Claims

所定の無欠陥深さを有するシリコンウェハの製造方法におけるエッチング方法であって、
シリコンウェハを水素やアルゴンなどの雰囲気中でアニーリング処理をし、
該シリコンウェハの表層を略均等に３μｍ以上の取り代で寸法精度が±０．５μｍ以内となるように除去する除去工程を備え、
前記除去工程が、硝酸（ＨＮＯ_３）、弗酸（ＨＦ）、及び硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）のうち少なくとも１つを含むエッチング液を用いたスピンエッチングによってシリコンウェハ（１０）の表層を除去するが、シリコンウェハ（１０）の回転速度とエッチング液（２５）の供給量を調節して、前記取り代を除去し、前記エッチング液の供給停止直後に、エッチングによって露出したシリコンウェハ（１０）の表面にリンス液（２７）を供給し前記エッチング液を中和し洗い流してエッチングの進行を即座に停止させるスピンエッチングを研磨の代わりに用いることを特徴とするエッチング方法。
前記アニーリング処理は、１２００°Ｃ以上、１時間以上であることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。