JP6714874B2 - ウェーハ評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 - Google Patents
ウェーハ評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6714874B2 JP6714874B2 JP2017133934A JP2017133934A JP6714874B2 JP 6714874 B2 JP6714874 B2 JP 6714874B2 JP 2017133934 A JP2017133934 A JP 2017133934A JP 2017133934 A JP2017133934 A JP 2017133934A JP 6714874 B2 JP6714874 B2 JP 6714874B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- reaction
- layer
- thickness
- susceptor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 128
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 115
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 60
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 45
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 42
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 6
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 description 4
- MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N dichlorosilane Chemical compound Cl[SiH2]Cl MROCJMGDEKINLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N chlorosilicon Chemical compound Cl[Si] SLLGVCUQYRMELA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
本発明は、サセプタに載置したウェーハ表面に対するデポ反応（デポジション（膜）を堆積させる反応）又はエッチング反応に伴い起こる、該ウェーハの裏面での反応を評価する方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。
半導体デバイスの高集積化に伴い、原料となるウェーハに求められる品質が一層高まっている。エピタキシャルウェーハの場合、表面に気相成長させるエピタキシャル層の膜厚分布の平坦化以外にも裏面（エピタキシャル層が形成される側と反対側のウェーハ表面）の凹凸の平滑化がフラットネス品質改善のアイテムの一つになっている。
ウェーハの裏面には通常積極的な原料の供給が行われないため、表面で起きるような大きな反応は発生しないが僅かにデポ反応とエッチング反応とが共存し、サセプタのデザインに相関した凹凸が発生してしまう。反応の条件やサセプタのデザインによってこの凹凸の度合いは変化する。凹凸の評価方法としては、ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社）のようなフラットネステスタのナノトポロジー解析機能で視覚的、数値的に確認することができる。
なお、下記特許文献１には、エピタキシャル成長前後でのウェーハ端部の形状の変化を評価する方法が開示されている。
しかしながら、ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２のナノトポロジーから得られる情報は高さの変位量にあたるため、凹凸があってもそれがデポ反応によって発生しているのかエッチング反応によって発生しているのか区別が付かないという課題があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エピタキシャル反応又はエッチング反応により生ずる、ウェーハ裏面（ウェーハのサセプタ側の表面）の凹凸が、デポ反応とエッチング反応のどちらに起因しているかを評価できるウェーハ評価方法と、ウェーハ裏面を平坦化したエピタキシャルウェーハの製造方法とを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のウェーハ評価方法は、
あらかじめ厚さが分かっている厚さ既知層を表面に有し、前記厚さ既知層を含む複数の層が積層されたウェーハを準備する準備工程と、
前記厚さ既知層がサセプタに対向するように前記ウェーハを前記サセプタに載置した状態で、前記ウェーハの、前記厚さ既知層と反対側の表面に対して膜を堆積させる反応又はエッチング反応を行う反応工程と、
前記反応工程の後、前記厚さ既知層の厚さを測定する測定工程と、
前記反応工程の前後での前記厚さ既知層の厚さの変化を評価する評価工程と、
を備えることを特徴とする。
あらかじめ厚さが分かっている厚さ既知層を表面に有し、前記厚さ既知層を含む複数の層が積層されたウェーハを準備する準備工程と、
前記厚さ既知層がサセプタに対向するように前記ウェーハを前記サセプタに載置した状態で、前記ウェーハの、前記厚さ既知層と反対側の表面に対して膜を堆積させる反応又はエッチング反応を行う反応工程と、
前記反応工程の後、前記厚さ既知層の厚さを測定する測定工程と、
前記反応工程の前後での前記厚さ既知層の厚さの変化を評価する評価工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、前記比較工程により、反応工程の後の厚さ既知層の厚さが、反応工程の前に比べて大きくなったか小さくなったかを知ることができ、前記比較工程での比較結果に基づいて、ウェーハ裏面の凹凸がデポ反応とエッチング反応のどちらに起因しているかを評価できる。
また、前記比較工程では、前記厚さ既知層の全面にわたって前記反応工程の前後での前記厚さ既知層の厚さを比較する。これによって、ウェーハ裏面の全面においてデポジション部とエッチング部とがどのように分布しているのかを評価できる。なお、本発明では、ベース基板の上に他の層が形成されたウェーハにおけるベース基板も「層」の概念に含まれる。
また、前記ウェーハは、シリコン基板の上に酸化膜とシリコン層とがこの順で形成されたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハであり、前記厚さ既知層は前記シリコン層であるとすることができる。
また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、本発明のウェーハ評価方法により得られた、前記反応工程の前後での前記厚さ既知層の厚さ変化量の面内分布に基づき、前記面内分布を均一化するエピタキシャル成長のためのプロセス条件を求め、そのプロセス条件に基づいて製品基板上にエピタキシャル成長を行うことを特徴とする。
これによれば、ウェーハ裏面におけるデポジション量又はエッチング量の面内分布を均一化したエピタキシャルウェーハ、つまりウェーハ裏面を平坦化したエピタキシャルウェーハを得ることができる。
次に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。先ず、図１を参照してエピタキシャル成長装置の構成を説明する。図１のエピタキシャル成長装置１は、１枚のウェーハＷに対してその表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長させる装置である。
エピタキシャル成長装置１は、透明石英部材等から構成された反応炉２を備える。反応炉２内には、エピタキシャル成長させるウェーハＷを載置するためのサセプタ３が配置されている。サセプタ３は例えばＳｉＣ製であったり、黒鉛基材にＳｉＣコートが施されたものであったりする。サセプタ３は円盤状に形成されて、上面及び下面が水平となるように配置される。サセプタ３の上面には凹部３１が形成されており、この凹部３１にウェーハＷが載置される。なお、図３（ｃ）に示すように、凹部３１の底面は、外周部に比べて中央部の方が深い形状に形成されている。そして、ウェーハＷの外周部が、凹部３１の底面の外周部に支持されており、ウェーハＷの中央部は凹部３１の底面に接触していない。つまり、ウェーハＷと凹部３１の底面との間には空間が形成されている。なお、凹部３１の形状は図３（ｃ）の形状に限定されず、ウェーハＷ裏面の全面と凹部３１の底面とが接触するように、凹部３１を構成しても良い。
また、凹部３１の底面には、サセプタ３の裏面まで貫通する孔（図示外）が形成されることがある。この貫通孔は、例えばウェーハＷを凹部３１に出し入れする際に、ウェーハＷの裏面を先端で支持してウェーハＷを昇降させるリフトピンの挿入孔である。
サセプタ３の裏面はサポートシャフト８により支持されている。サポートシャフト８は、その軸線Ｌ１がサセプタ３の中心に交差するように設けられる。サポートシャフト８にはこれを回転させる駆動部（図示外）が接続されている。エピタキシャル成長の際には、駆動部によりサポートシャフト８が回転することで、サセプタ３及びこれに載置されたウェーハＷは、サポートシャフト８の軸線Ｌ１回りに回転する。
反応炉２の上下には、エピタキシャル成長時にウェーハＷをエピタキシャル成長温度（例えば９００〜１２００℃）に加熱するランプ６、７が配置されている。これら上側ランプ６、下側ランプ７のパワーは個別に制御可能となっている。言い換えると、上側ランプ６と下側ランプ７とのパワー比を変更可能となっている。
反応炉２の水平方向における一端側には、ガス供給口４が設けられ、そのガス供給口４が設けられた側と反対側にはガス排出口５が設けられている。ガス供給口４は、サセプタ３より上側に形成されている。ガス供給口４からは、シリコン単結晶薄膜（シリコンエピタキシャル層）の原料となるシリコンソースガス（具体的にはトリクロロシラン（ＴＣＳ）等のシラン系ガス）、シリコンソースガスを希釈するためのキャリアガス（例えば水素）、及びエピタキシャル層の導電型や導電率を調整するためのドーパントガス（例えばボロンやリンを含むガス）を含む反応ガスが導入される。ガス供給口４から供給された反応ガスは、反応炉２の内部空間にて略水平に回転保持されるウェーハＷの表面に沿って流れる。その後、反応ガスは、ガス排出口５から排出される。つまり、反応ガスは、ガス供給口４からガス排出口５へ向けて、略水平かつ一方向に流れる。
以上がエピタキシャル成長装置１の構成である。ここで、ウェーハＷに対して反応ガスに基づくデポ反応（エピタキシャル反応）又はエッチング反応を行う際に、反応ガスがウェーハＷと凹部３１との隙間や凹部３１の底面に形成された貫通孔を介してウェーハＷの裏面に回り込んで、その裏面に対しても僅かにデポ反応又はエッチング反応が行われてしまう。これらデポ反応、エッチング反応により、ウェーハ裏面に、反応条件やサセプタ３のデザインに相関した凹凸が発生してしまう。この凹凸がデポ反応とエッチング反応のどちらに起因したものなのかを知ることは、反応条件の最適化やサセプタ３のデザインの最適化への糸口をつかむための重要な要素となると考えられる。
そこで、本実施形態では、図２、図３の手順にしたがってウェーハ裏面の凹凸がデポ反応とエッチング反応のどちらに起因したものなのかを評価する。以下、図２、図３の手順を説明する。
先ず、ＳＯＩウェーハを準備する（Ｓ１）。図３（ａ）には、Ｓ１で準備するＳＯＩウェーハ１０の断面図を示している。ＳＯＩウェーハ１０は、シリコン単結晶の層として構成されるベース基板１１（以下シリコン基板という）上にシリコン酸化膜１２が形成され、このシリコン酸化膜１２の上にシリコン単結晶の層として構成されるＳＯＩ層１３が形成された構造を有する。ＳＯＩ層１３の厚さは、後述のＳ４の工程の際にＳＯＩ層１３に対して行われるエッチング量よりも大きい値に設定されるのが好ましく、具体的には例えば４０ｎｍ以上に設定される。
ＳＯＩウェーハ１０は、２つのシリコン単結晶基板の一方に酸化膜を形成し、その形成した酸化膜を挟んでシリコン単結晶基板を接合し、その後、一方のシリコン単結晶基板を薄膜化してＳＯＩ層とすることにより得られる。
次に、ＳＯＩ層１３の厚さを測定する（Ｓ２）。この厚さはどのような方法で測定しても良いが、例えば、測定対象の薄膜に投光し、表面反射光と裏面反射光による干渉から膜厚を測定する光学干渉式測定器により、ＳＯＩ層１３の厚さを測定する。また、ＳＯＩ層１３の表面の全面にわたって厚さを測定しても良いし、ＳＯＩ層１３の厚さ分布が均一ならば一部のみ厚さを測定し、その一部の厚さをもってＳＯＩ層１３全体の厚さとしても良い。なお、Ｓ１、Ｓ２の工程が本発明の準備工程に相当する。また、ＳＯＩ層１３が本発明の厚さ既知層に相当する。
次に、図３（ｂ）に示すように、ＳＯＩ層１３が下を向き、シリコン基板１１が上を向くように、ＳＯＩウェーハ１０を上下反転させる（Ｓ３）。
次に、反転させた状態でＳＯＩウェーハ１０を図１の反応炉２に投入及びサセプタ３に載置し、ＳＯＩウェーハ１０に対して所定のエピタキシャル反応レシピ又はエッチング反応レシピで反応（デポ反応又はエッチング反応）を行わせる（Ｓ４）。すなわち、図３（ｃ）に示すように、ＳＯＩ層１３がサセプタ３の凹部３１の底面に対向するように、ＳＯＩウェーハ１０をサセプタ３に載置する。そして、上下のランプ６、７によりシリコン基板１１の表面を所定温度まで昇温させ、その表面に、デポ反応又はエッチング反応を行わせるガスを供給する。具体的にはデポ反応を行わせる場合は、例えばトリクロロシランやジクロロシラン等のシリコンソースガスをシリコン基板１１の表面に供給する。他方、エッチング反応を行わせる場合には、例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガスをシリコン基板１１の表面に供給する。
このとき、シリコン基板１１の表面に供給したガスの一部が、ＳＯＩ層１３の表面側に回り込んで、ＳＯＩ層１３の表面に対してわずかにデポ反応又はエッチング反応を生じさせる。例えばシリコン基板１１の表面にトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）をキャリアガスＨ２とともに供給した場合、ＳｉＨＣｌ３＋Ｈ２→Ｓｉ＋３ＨＣｌの反応により生じたＳｉとＨＣｌとがＳＯＩ層１３側に回り込むことで、ＳＯＩ層１３にはデポ反応とエッチング反応の両方が共存して発生する。ＳＯＩ層１３におけるデポ反応又はエッチング反応が生じる部位の分布は、反応条件（ガスの種類、流量、温度など）やサセプタ３のデザイン（凹部３１の深さなど）によって変わる。なお、ＳＯＩ層１３のサセプタ３側の表面と反対側の面には、酸化膜１２及びシリコン基板１１が積層されているので、該反対側の面に対してはデポ反応又はエッチング反応は生じない。なお、Ｓ３、Ｓ４の工程が本発明の反応工程に相当する。
次に、図３（ｄ）に示すように、ＳＯＩ層１３が上を向き、シリコン基板１１が下を向くように、反応後のＳＯＩウェーハ１０を上下反転させる（Ｓ５）。
次に、図３（ｅ）に示すように、反応後のＳＯＩウェーハ１０におけるＳＯＩ層１３の厚さを測定する（Ｓ６）。この厚さはどのような方法で測定しても良いが、例えば光学干渉式測定器によりＳＯＩ層１３の厚さを測定する。また、ＳＯＩ層１３の表面のどの範囲に亘って厚さを測定するかは、ＳＯＩ層１３の表面のどの範囲に亘ってデポ反応とエッチング反応の分布を得たいかによって決まる。例えば、ＳＯＩ層１３の表面の全面に亘ってデポ反応とエッチング反応の分布を得たい場合には、ＳＯＩ層１３の表面の全面に亘って厚さを測定する。なお、Ｓ５、Ｓ６の工程が本発明の測定工程に相当する。
次に、Ｓ２の工程で得られた反応前厚さＴｈｋｂｅｆと、Ｓ６の工程で得られた反応後厚さＴｈｋａｆｔとの差分を算出することで、Ｓ４の工程に伴い生じたＳＯＩ層１３の面内におけるデポ反応、エッチング反応の分布を得る（Ｓ７）。このとき、ＳＯＩ層１３の面内の同一座標における反応前厚さＴｈｋｂｅｆと反応後厚さＴｈｋａｆｔとの差分を算出する。なお、Ｓ７の工程が本発明の比較工程に相当する。
これにより、反応後厚さＴｈｋａｆｔから反応前厚さＴｈｋｂｅｆを引き算した値（＝Ｔｈｋａｆｔ−Ｔｈｋｂｅｆ）がプラスの値となる部位１４（図３（ｅ）参照）はデポ反応が生じたと評価でき、マイナスの値となる部位１５（（図３（ｅ）参照）はエッチング反応が生じたと評価できる。すなわち、エピタキシャル反応又はエッチング反応においてウェーハ裏面に生ずる凹凸がデポ反応とエッチング反応のどちらに起因しているかを評価できる。
また、ウェーハ裏面におけるデポ反応が生じた部位１４（デポジション部）とエッチング反応が生じた部位１５（エッチング部）との分布を知ることで、反応条件の最適化やサセプタデザインの最適化への糸口をつかめるようになる。具体的には例えば、Ｓ７の工程で得られたウェーハ裏面（ＳＯＩ層１３）におけるデポジション量又はエッチング量の面内分布に基づき、該面内分布を均一化するエピタキシャル成長のためのプロセス条件を求め、そのプロセス条件に基づいて製品基板となるシリコン単結晶基板上にエピタキシャル成長によりシリコン単結晶の層を形成する。より具体的には、例えば後述の実施例１のように、上記面内分布が均一となる上側ランプ６のパワーと下側ランプ７のパワーの比であるパワー最適比を求め、そのパワー最適比に基づいて製品基板上にエピタキシャル成長を行う。また、例えば、後述の実施例２のように、サセプタの凹部の底面に多数のディンプル（小さな窪み）を形成して、上記面内分布が均一となるディンプル深さである最適ディンプル深さを求め、その最適ディンプル深さを有したサセプタを用いて製品基板上にエピタキシャル成長を行う。
このように、本実施形態によれば、ウェーハ裏面におけるデポ反応とエッチング反応の面内分布を評価することができる。この評価では、ＳＯＩウェーハを用いており、このＳＯＩウェーハの両表面は、製品基板の両表面と同じシリコン層の表面となっているので、製品基板に対するウェーハ裏面のデポ反応とエッチング反応の面内分布と相関性の高い面内分布を得ることができる。また、ＳＯＩウェーハのＳＯＩ層は、シリコン層とは異なる層である酸化膜の上に形成されるので、ＳＯＩ層の厚さを容易かつ正確に測定することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
（実施例１）
図１と同様のエピタキシャル成長装置を用いて、図２の手順にしたがってウェーハ裏面（ＳＯＩ層）におけるデポジション量又はエッチング量の面内分布を求めた。このとき、Ｓ４の工程においてＳＯＩウェーハに供給したシリコンソースガスをＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスとして、ＳＯＩウェーハのシリコン基板の表面に対して主にデポ反応（エピタキシャル反応）を行わせるようにした。また、複数のＳＯＩウェーハに対して１枚ずつ図２の手順を実施し、この際、複数のＳＯＩウェーハ間でＳ４の工程における上側ランプと下側ランプのパワー比を異ならせた。
図１と同様のエピタキシャル成長装置を用いて、図２の手順にしたがってウェーハ裏面（ＳＯＩ層）におけるデポジション量又はエッチング量の面内分布を求めた。このとき、Ｓ４の工程においてＳＯＩウェーハに供給したシリコンソースガスをＤＣＳ（ジクロロシラン）ガスとして、ＳＯＩウェーハのシリコン基板の表面に対して主にデポ反応（エピタキシャル反応）を行わせるようにした。また、複数のＳＯＩウェーハに対して１枚ずつ図２の手順を実施し、この際、複数のＳＯＩウェーハ間でＳ４の工程における上側ランプと下側ランプのパワー比を異ならせた。
図４は、各ＳＯＩウェーハにおける裏面（ＳＯＩ層）のデポジション量又はエッチング量の面内分布を示している。図４では、上側ランプと下側ランプの合計パワーに対する下側ランプのパワーの比を、左側から４７％（Ｌｗｒ４７）、５１％（Ｌｗｒ５１）、５５％（Ｌｗｒ５５）、５９％（Ｌｗｒ５９）としたときの各面内分布を示している。
図４に示すように、上下ランプのパワー比を変更することで面内分布が変化し、具体的には、下側ランプのパワー比が４７％、５１％、５５％の面内分布では、デポ反応に比べてエッチング反応が優勢となっており、特に、４７％、５１％、５５％のいずれもウェーハ外周部のエッチング量が大きくなっているが、低パワー比ほどウェーハ外周部のエッチング反応が促進されている。
一方、下側ランプのパワー比が５９％の面内分布ではデポ反応が優勢となっている（厳密には、デポジション量をプラスの値、エッチング量をマイナスの値で表すとして、デポジション量又はエッチング量が−２０ｎｍ〜＋２０ｎｍの範囲に含まれる面内分布となっている）。
また、下側ランプのパワー比が大きくなるほど均一な面内分布となっている。このことから、ウェーハ裏面のデポジション量又はエッチング量の面内分布を均一にするには、下側ランプのパワー比を大きくするのが望ましいことが分かる。
（実施例２）
図１と同様のエピタキシャル成長装置を用いて、図２の手順にしたがってウェーハ裏面（ＳＯＩ層）におけるデポジション量及びエッチング量の面内分布を求めた。このとき、Ｓ４の工程においてＳＯＩウェーハの表面にＨＣｌガスを供給し、ＳＯＩウェーハのシリコン基板の表面に対して主にエッチング反応を行わせるようにした。シリコン基板の表面のエッチング量が０．５μｍとなるように反応条件（ＨＣｌガスの流量等）を設定した。また、サセプタ凹部の底面にディンプルを多数形成したサセプタを準備した。そして、このサセプタを用いてＳＯＩウェーハの表面にＨＣｌガスを供給して反応させた。
図１と同様のエピタキシャル成長装置を用いて、図２の手順にしたがってウェーハ裏面（ＳＯＩ層）におけるデポジション量及びエッチング量の面内分布を求めた。このとき、Ｓ４の工程においてＳＯＩウェーハの表面にＨＣｌガスを供給し、ＳＯＩウェーハのシリコン基板の表面に対して主にエッチング反応を行わせるようにした。シリコン基板の表面のエッチング量が０．５μｍとなるように反応条件（ＨＣｌガスの流量等）を設定した。また、サセプタ凹部の底面にディンプルを多数形成したサセプタを準備した。そして、このサセプタを用いてＳＯＩウェーハの表面にＨＣｌガスを供給して反応させた。
図５、図６は、ＳＯＩウェーハの表面にＨＣｌガスを供給したときの、ＳＯＩウェーハの裏面（ＳＯＩ層）におけるデポジション量及びエッチング量の面内分布を示している。なお、図５、図６の面内分布は、同一のＳＯＩウェーハにおける面内分布を示している。具体的には図５は、デポ反応の観点であらわした面内分布を示しており、着色部分はデポ反応が生じた部分を示しており、白い部分はエッチング反応が生じた部分を示している。図５の着色部分においては色の濃淡によってデポジション量の違いをあらわしている（図５中の目盛を参照）。図６は、エッチング反応の観点であらわした面内分布を示しており、着色部分はエッチング反応が生じた部分を示しており、白い部分はデポ反応が生じた部分を示している。図６の着色部分においては色の濃淡によってエッチング量の違いをあらわしている（図６中の目盛を参照）。
図５に示すように、表面側でエッチング反応を行っていたとしても、裏面側ではデポ反応も生じていることが分かる。また、サセプタのディンプル深さを変えたところ、図５、図６の面内分布が変化し、具体的には、図５、図６の例よりもさらにエッチング反応が優勢となっている面内分布が得られた。このように、ディンプル深さを変えることで、ウェーハ裏面におけるデポ反応とエッチング反応とのバランスを変えることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであったとしても本発明の技術的範囲に包含される。
また、上記実施形態ではＳＯＩウェーハを用いてウェーハ裏面のデポ反応とエッチング反応の面内分布を評価する例を示したが、ＳＯＩウェーハ以外の複数層が積層されたウェーハを用いてその評価を行っても良い。この場合、Ｓ４の工程の際にサセプタ側に配置される層が、製品基板と同様の物質で形成された層、すなわちシリコン層とするのが好ましい。これにより、製品基板におけるウェーハ裏面と同様の条件で、ウェーハ裏面においてデポ反応又はエッチング反応を行わせることができる。
ＳＯＩウェーハ以外のウェーハとして例えばシリコン基板上にシリコンエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハを用いても良い。この場合、シリコン基板は７００μｍ程度の厚みがあり、厚み測定が困難であるので、エピタキシャル層を厚さ既知層として、図２のＳ４の工程では、エピタキシャル層がサセプタに対向するように、エピタキシャルウェーハをサセプタに載置させる。また、基板と同一原料で形成されたエピタキシャル層の厚さを測定可能とするために、基板の抵抗率とエピタキシャル層の抵抗率とが異なっているエピタキシャルウェーハを用いる。
１ エピタキシャル成長装置
２ 反応炉
３ サセプタ
６ 上側ランプ
７ 下側ランプ
２ 反応炉
３ サセプタ
６ 上側ランプ
７ 下側ランプ
Claims (4)
- あらかじめ厚さが分かっている厚さ既知層を表面に有し、前記厚さ既知層を含む複数の層が積層されたウェーハを準備する準備工程と、
前記厚さ既知層がサセプタに対向するように前記ウェーハを前記サセプタに載置した状態で、前記ウェーハの、前記厚さ既知層と反対側の表面に対して膜を堆積させる反応又はエッチング反応を行う反応工程と、
前記反応工程の後、前記厚さ既知層の厚さを測定する測定工程と、
前記反応工程の前後での前記厚さ既知層の厚さを比較する比較工程と、
を備え、
前記ウェーハは、シリコン基板の上に酸化膜とシリコン層とがこの順で形成されたＳＯＩウェーハであり、
前記厚さ既知層は前記シリコン層であり、
前記比較工程では、前記厚さ既知層の全面にわたって前記反応工程の前後での前記厚さ既知層の厚さの差分を算出することを特徴とするウェーハ評価方法。 - 複数の前記ＳＯＩウェーハに対して１枚ずつ前記ウェーハ評価方法を実施し、この際、複数の前記ＳＯＩウェーハ間で反応炉の上側に設けられるランプと下側に設けられるランプとのパワー比を異ならせて前記反応工程を実施することを特徴とする請求項１に記載のウェーハ評価方法。
- 前記サセプタには前記ウェーハが載置される凹部が形成されており、前記凹部の底面には多数のディンプルが形成されており、
前記ディンプルの深さを変えて前記ウェーハ評価方法を実施する請求項１又は２に記載のウェーハ評価方法。 - 請求項１〜３のいずれか１項に記載のウェーハ評価方法により得られた、前記反応工程の前後での前記厚さ既知層の厚さ変化量の面内分布に基づき、前記面内分布を均一化するエピタキシャル成長のためのプロセス条件を求め、そのプロセス条件に基づいて製品基板上にエピタキシャル成長を行うことを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017133934A JP6714874B2 (ja) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | ウェーハ評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| KR1020180062545A KR102550456B1 (ko) | 2017-07-07 | 2018-05-31 | 웨이퍼 평가 방법 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 |
| CN201810663483.1A CN109216222B (zh) | 2017-07-07 | 2018-06-25 | 晶片评价方法和外延晶片的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017133934A JP6714874B2 (ja) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | ウェーハ評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019016713A JP2019016713A (ja) | 2019-01-31 |
| JP6714874B2 true JP6714874B2 (ja) | 2020-07-01 |
Family
ID=64989553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017133934A Active JP6714874B2 (ja) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | ウェーハ評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6714874B2 (ja) |
| KR (1) | KR102550456B1 (ja) |
| CN (1) | CN109216222B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116745471A (zh) * | 2021-01-14 | 2023-09-12 | 学校法人关西学院 | 蚀刻量的测量方法及其测量系统 |
| KR102579066B1 (ko) | 2021-11-01 | 2023-09-15 | 대구광역시 달서구 | 조립식 난방패널 구조체 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3849547B2 (ja) * | 2002-02-28 | 2006-11-22 | 信越半導体株式会社 | 半導体エピタキシャルウェーハの測定方法、半導体エピタキシャルウェーハの測定装置、半導体エピタキシャルウェーハの製造方法及びコンピュータプログラム |
| JP2004349493A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Canon Inc | 膜厚調整装置及びｓｏｉ基板の製造方法 |
| JP4899445B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2012-03-21 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法及びエピタキシャルウェーハ |
| JP5380912B2 (ja) * | 2008-06-10 | 2014-01-08 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | 膜厚測定方法、エピタキシャルウェーハの製造方法、および、エピタキシャルウェーハ |
| JP5444874B2 (ja) * | 2009-06-23 | 2014-03-19 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 |
| JP5445508B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2014-03-19 | 信越半導体株式会社 | 偏心量の評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP6127748B2 (ja) * | 2013-06-10 | 2017-05-17 | 株式会社Sumco | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
| JP6056749B2 (ja) * | 2013-12-25 | 2017-01-11 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャル成長前後の半導体ウェーハのエッジ形状の評価方法 |
-
2017
- 2017-07-07 JP JP2017133934A patent/JP6714874B2/ja active Active
-
2018
- 2018-05-31 KR KR1020180062545A patent/KR102550456B1/ko active IP Right Grant
- 2018-06-25 CN CN201810663483.1A patent/CN109216222B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109216222A (zh) | 2019-01-15 |
| CN109216222B (zh) | 2023-10-10 |
| KR20190005721A (ko) | 2019-01-16 |
| KR102550456B1 (ko) | 2023-07-03 |
| JP2019016713A (ja) | 2019-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5092975B2 (ja) | エピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| JP5158093B2 (ja) | 気相成長用サセプタおよび気相成長装置 | |
| JP4868522B2 (ja) | エピタキシャルウェーハの製造方法及び製造装置 | |
| TWI420003B (zh) | 經磊晶塗覆的矽晶圓的製造方法 | |
| TWI625781B (zh) | 磊晶塗佈半導體晶圓的方法和半導體晶圓 | |
| KR102014926B1 (ko) | 실리콘 웨이퍼의 산화물층의 두께 예측 방법 | |
| US20090252942A1 (en) | Method for Manufacturing Epitaxial Wafer and Epitaxial Wafer | |
| CN1936109A (zh) | 外延涂覆的硅晶片以及制造外延涂覆的硅晶片的方法 | |
| JP5446760B2 (ja) | エピタキシャル成長方法 | |
| JP6714874B2 (ja) | ウェーハ評価方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| US9957637B2 (en) | Method of producing epitaxial wafer | |
| KR101526895B1 (ko) | 에피텍셜 성장방법 | |
| CN102168304A (zh) | 一种制造具有外延沉积层的由硅构成的半导体晶片的方法 | |
| CN207362367U (zh) | 外延涂覆的硅晶片 | |
| JP2010118487A (ja) | エピタキシャルウェーハの評価方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| JP2010147080A (ja) | 気相成長用サセプタ及び気相成長装置並びにエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| CN113838746B (zh) | 一种改善外延晶圆平坦度的方法以及外延晶圆 | |
| JP7273267B2 (ja) | 炭化ケイ素多結晶基板の製造方法 | |
| JP5780491B2 (ja) | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| KR20110087440A (ko) | 반도체 제조용 서셉터 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치 | |
| JP2006041028A (ja) | サセプタ、およびエピタキシャルウェーハの製造方法 | |
| KR20210122475A (ko) | 서셉터 및 이를 포함하는 웨이퍼의 제조 장치 | |
| JP5453967B2 (ja) | エピタキシャルウェーハおよびその製造方法 | |
| JP4911042B2 (ja) | 単結晶ウエーハ及びエピタキシャルウエーハ | |
| JP2023113512A (ja) | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171127 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190617 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200319 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200330 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200415 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200507 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200520 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6714874 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |