KR20210104879A - 반도체 웨이퍼의 평가 방법 및 반도체 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 평가 방법 및 반도체 웨이퍼의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼의 주면이 회색 대역으로서 촬상되고 또한 모따기면이 흑색 대역으로서 촬상되도록 설정된 반사형 미분 간섭 현미경에 의해, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 평가 대상 위치에 있어서 미분 간섭상을 취득하는 것을 포함하고, 상기 미분 간섭상은, 회색 대역과 흑색 대역을 포함하고, 상기 회색 대역과 상기 흑색 대역의 사이에 백색 대역을 추가로 포함하고, 상기 백색 대역의 폭(W)을 지표로 하여, 상기 평가 대상 위치에 있어서의 반도체 웨이퍼의 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상을 평가하는 것을 포함하는 반도체 웨이퍼의 평가 방법이 제공된다.

Description

반도체 웨이퍼의 평가 방법 및 반도체 웨이퍼의 제조 방법
본 발명은, 반도체 웨이퍼의 평가 방법 및 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고도 기재함)에 대해서, 웨이퍼 외주연부(外周緣部)의 형상을 평가하는 것이 행해지고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
일본공개특허공보 2016-130738호
반도체 웨이퍼는, 일반적으로, 잉곳(ingot)으로부터 잘라낸 웨이퍼에 각종 가공을 실시하여 제조된다. 잉곳으로부터 잘라낸 웨이퍼의 외주연부는, 그대로는 모퉁이부를 갖기 때문에 균열이나 깨짐이 발생하기 쉽다. 그래서, 반도체 웨이퍼의 디바이스 형성면측이 되는 표면(앞면)측 및 앞면과는 반대측의 표면(이면)측의 적어도 한쪽의 외주연부에 모따기 가공을 실시하여 모따기면을 형성하는 것이, 통상적으로 행해진다. 이 모따기면에 관하여, 특허문헌 1에는, 모따기면이 백색으로 표시되도록 화상을 취득하고, 이 화상의 폭치수로부터 모따기면의 폭치수를 산출하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1의 단락 0060∼0062 참조). 이하에 있어서, 반도체 웨이퍼의 「표면」이란, 특별히 기재하지 않는 한, 상기의 앞면 및 이면의 어느 한쪽 또는 양쪽을 말하는 것으로 한다.
반도체 웨이퍼의 표면에 있어서, 앞면측의 주면(主面)은, 그 위에 디바이스가 형성되는 평면이고, 그 이측의 평면이 이면측의 주면이다. 웨이퍼 외주연부에 형성된 모따기면은, 인접하는 주면에 대하여 경사진 면 형상을 갖는다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 두께 방향의 단면 형상을 보면, 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부에 있어서, 형상이 크게 변화한다. 이 주면과 모따기면의 경계부의 형상은, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서의 발진(發塵)이나, 깨짐, 손상의 발생하기 쉬움 등을 예측하기 위한 지표로 할 수 있다. 예를 들면, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 웨이퍼의 앞면은, 레지스트나, 그 외의 프로세스막이 형성되는 위치인 한편으로, 반도체 디바이스 제조 장치의 엣지 그립과 접촉하는 위치이기도 하다. 따라서, 모따기면과의 경계부의 형상을 적절히 설정함으로써, 접촉에 의한 막벗겨짐이 원인이 되는 발진이나, 접촉 그 자체에 의해 발생하는 깨짐이나 손상을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 서포트의 형상에 맞추어 웨이퍼 이면과 모따기면의 경계부의 형상을 적절히 설정함으로써, 접촉에 의한 경계부의 깨짐이나 손상을 발생하기 어렵게 할 수 있다. 깨짐이나 손상의 발생이 억제됨으로써, 이것을 원인으로 하는 전위(슬립)의 발생률도 저감할 수 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법은, 모따기면의 폭치수를 구하는 방법으로서, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 모따기면과 주면의 경계부의 형상을 평가할 수는 없다.
본 발명의 일 실시 형태는, 반도체 웨이퍼의 모따기면과 주면의 경계부의 형상을 평가하기 위한 새로운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 검토를 거듭하는 중에, 반사형 미분 간섭 현미경에 착안했다. 반사형 미분 간섭 현미경에 의하면, 평가 대상의 시료 표면으로부터의 반사광의 간섭을 이용함으로써, 시료 표면 상의 고저차에 따른 콘트라스트가 나타난 미분 간섭상을 얻을 수 있다. 반사형 미분 간섭 현미경에 의해 얻어지는 미분 간섭상에 나타나는 콘트라스트는, 반사형 미분 간섭 현미경의 설정에 의해, 평평한 부분이 흑색, 백색 또는 회색의 간섭색을 나타내고, 평평한 부분에 대하여 낮은 부분/높은 부분이 평평한 부분의 간섭색과는 상이한 간섭색을 나타내도록, 임의로 조정할 수 있다. 본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 모따기면을 갖는 반도체 웨이퍼에 있어서의 평평한 부분인 주면이 회색의 간섭색을 나타내고, 평평한 부분에 대하여 낮은 부분이 흑색의 간섭색을 나타내도록 반사형 미분 간섭 현미경을 설정하여 반도체 웨이퍼의 외주부를 관찰하여 미분 간섭상을 취득하면, 취득된 미분 간섭상에 있어서 회색 대역과 흑색 대역의 사이에 백색 대역이 나타나는 것을 새롭게 발견했다. 또한 본 발명자들은, 이 백색 대역의 폭을, 외주부의 주면과 모따기면의 경계부의 형상을 평가하기 위한 지표로 할 수 있는 것도 새롭게 발견했다.
즉, 본 발명의 일 실시 형태는,
반도체 웨이퍼의 주면이 회색 대역으로서 촬상되고 또한 모따기면이 흑색 대역으로서 촬상되도록 설정된 반사형 미분 간섭 현미경에 의해, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 평가 대상 위치에 있어서 미분 간섭상을 취득하는 것을 포함하고,
상기 미분 간섭상은, 회색 대역과 흑색 대역을 포함하고, 상기 회색 대역과 상기 흑색 대역의 사이에 백색 대역을 추가로 포함하고,
상기 백색 대역의 폭(W)을 지표로 하여, 상기 평가 대상 위치에 있어서의 반도체 웨이퍼의 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상을 평가하는 것을 포함하는, 반도체 웨이퍼의 평가 방법.
에 관한 것이다.
상기 백색 대역의 폭(W)에 관하여, 주면과 모따기면의 경계부의 형상이 보다 완만할수록 W의 값은 보다 커지고, 주면과 모따기면의 경계부의 형상이 보다 급준할수록 W의 값은 보다 작아지는 것이, 본 발명자들에 의해 발견되었다. 따라서, 이 W의 값에 기초하면, 주면과 모따기면의 경계부의 형상의 완만함/급준함을 평가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태는,
제품으로서 출하하는 후보의 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
상기 후보의 반도체 웨이퍼를 상기 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 의해 평가하는 것, 및,
상기 평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼를, 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부치는 것,
을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법,
에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태는,
복수의 반도체 웨이퍼를 포함하는 반도체 웨이퍼 로트를 제조하는 것,
상기 반도체 웨이퍼 로트로부터 적어도 1개의 반도체 웨이퍼를 추출하는 것,
상기 추출된 반도체 웨이퍼를 상기 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 의해 평가하는 것, 및,
상기 평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼와 동일한 반도체 웨이퍼 로트의 반도체 웨이퍼를 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부치는 것,
을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법,
에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태는,
테스트 제조 조건하에서 평가용 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
상기 제조된 평가용 반도체 웨이퍼를 상기 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 의해 평가하는 것,
상기 평가의 결과에 기초하여, 상기 테스트 제조 조건에 변경을 가한 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정하거나, 또는 상기 테스트 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정하는 것, 및,
상기 결정된 실제조 조건하에서 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법,
에 관한 것이다.
일 실시 형태에서는, 상기 변경이 가해지는 제조 조건은, 반도체 웨이퍼 표면의 연마 처리 조건 및 모따기 가공 조건의 적어도 한쪽일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 반도체 웨이퍼의 모따기면과 주면의 경계부의 형상을 평가하기 위한 새로운 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시예에 있어서 얻어진 미분 간섭상(웨이퍼 1)을 나타낸다.
도 2는, 실시예에 있어서 얻어진 미분 간섭상(웨이퍼 2)을 나타낸다.
도 3은, 참조값을 얻기 위한 평가 방법에 의해 얻어진 2치화 처리 완료상(웨이퍼 1)을 나타낸다.
도 4는, 참조값을 얻기 위한 평가 방법에 의해 얻어진 2치화 처리 완료상(웨이퍼 2)을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 의해 얻어진 평가 결과와 참조값의 상관성을 나타내는 그래프를 나타낸다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
[반도체 웨이퍼의 평가 방법]
본 발명의 일 실시 형태는, 반도체 웨이퍼의 주면이 회색 대역으로서 촬상되고 또한 모따기면이 흑색 대역으로서 촬상되도록 설정된 반사형 미분 간섭 현미경에 의해, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 평가 대상 위치에 있어서 미분 간섭상을 취득하는 것을 포함하고, 상기 미분 간섭상은, 회색 대역과 흑색 대역을 포함하고, 상기 회색 대역과 상기 흑색 대역의 사이에 백색 대역을 추가로 포함하고, 상기 백색 대역의 폭(W)을 지표로 하여, 상기 평가 대상 위치에 있어서의 반도체 웨이퍼의 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부(이하, 간단히 「경계부」라고도 기재함)의 형상을 평가하는 것을 포함하는 반도체 웨이퍼의 평가 방법(이하, 간단히 「평가 방법」이라고도 기재함)에 관한 것이다.
이하, 상기 평가 방법에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다.
＜평가 대상의 반도체 웨이퍼＞
상기 평가 방법은, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상을 평가하는 것을 포함한다. 따라서, 평가 대상의 반도체 웨이퍼는, 모따기면을 갖는 반도체 웨이퍼, 즉, 웨이퍼의 외주연부에 모따기 가공이 실시되어 모따기면이 형성된 반도체 웨이퍼이다. 평가 대상의 반도체 웨이퍼는, 일반적으로 반도체 기판으로서 사용되는 각종 반도체 웨이퍼일 수 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼의 구체예로서는, 각종 실리콘 웨이퍼를 들 수 있다. 실리콘 웨이퍼는, 예를 들면, 실리콘 단결정 잉곳으로부터 잘라내어진 후에 모따기 가공 등의 각종 가공을 거친 실리콘 단결정 웨이퍼일 수 있다. 이러한 실리콘 단결정 웨이퍼의 구체예로서는, 예를 들면, 연마가 실시되어 표면에 연마면을 갖는 폴리시드 웨이퍼를 들 수 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼는, 실리콘 단결정 웨이퍼 상에 에피텍셜층을 갖는 에피텍셜 웨이퍼, 실리콘 단결정 웨이퍼에 어닐링 처리에 의해 개질층을 형성한 어닐링 웨이퍼 등의 각종 실리콘 웨이퍼일 수도 있다.
＜미분 간섭상의 취득 및 경계부의 형상 평가＞
상기 평가 방법은, 반사형 미분 간섭 현미경에 의해, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 평가 대상 위치에 있어서, 미분 간섭상을 취득하는 것을 포함한다. 본 발명 및 본 명세서에 있어서, 「외주부」란, 모따기면이 형성된 외주연부와, 주면의 모따기면과 인접하는 외주 영역을 포함하는 영역을 의미한다. 따라서, 이러한 외주부의 평가 대상 위치를 반사형 미분 간섭 현미경에 의해 촬상하여 얻어진 미분 간섭상에는, 주면(상세하게는 주면의 외주 영역)과, 이 주면과 인접하는 모따기면이 포함된다. 반사형 미분 간섭 현미경으로서는, 시판의 반사형 미분 간섭 현미경 또는 공지의 구성의 반사형 미분 간섭 현미경이면, 하등 제한없이 사용할 수 있다. 반사형 미분 간섭 현미경의 구성에 대해서는, 예를 들면, 일본공개특허공보 2009-300287호의 도 1 및 단락 0020∼0025 등의 공지 기술을 적용할 수 있다. 반사형 미분 간섭 현미경에서는, 광원으로부터 출사된 빛을 편광화하여 노말스키 프리즘을 통과시키면, 편광 방향이 직교하는 2개의 광선(상(常)광선과 이상(異常) 광선)이 얻어진다. 광원으로부터 출사되는 빛의 종류는 한정되지 않고, 임의의 파장의 빛일 수 있고, 단색광이라도 좋고, 소정의 폭을 가진 파장역의 빛을 포함하는 것이라도 좋다. 상기의 2개의 광선은, 대물 렌즈를 이용하여 특정의 거리만큼 떨어진 2개의 평행 광선으로서 시료상에 조사된다. 노말스키 프리즘을 설치하는 위치에 따라 상광선과 이상광선이 노말스키 프리즘의 안을 통과하는 광학 거리를 조정함으로써, 간섭의 제로차의 위치를 임의로 제어할 수 있고, 이에 따라 간섭의 제로차(평평한 면)의 간섭색을 조정할 수 있다. 또한, 상광선과 이상광선의 이간 방향(「시어 방향」이라고 불림)을 노말스키 프리즘에 의해 조정함으로써, 간섭의 제로차(평평한 면)의 위치에 대하여 낮은 부분/높은 부분의 간섭색을 조정할 수 있다. 그리고 상기 평가 방법에서는, 간섭의 제로차의 위치인 주면이 회색 대역으로서 촬상되고, 주면에 대하여 낮은 부분인 모따기면이 흑색 대역으로서 촬상되도록, 반사형 미분 간섭 현미경을 설정한다. 반사형 미분 간섭 현미경에 의해 얻어지는 미분 간섭상의 색미(色味)의 상이는 휘도의 상이에 의한 것으로, 흑색 대역은, 회색 대역보다도 저휘도의 대역이다.
본 발명자들은 검토를 거듭하는 중에, 상기와 같이 설정된 반사형 미분 간섭 현미경을 이용하여 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 평가 대상 위치에 있어서 미분 간섭상을 취득하면, 주면에 대응하는 회색 대역과 모따기면에 대응하는 흑색 대역의 사이에, 양 대역보다도 고휘도인 백색 대역이 확인되는 미분 간섭상이 얻어지는 것을 발견했다. 그리고 더욱 예의 검토를 거듭한 결과, 이 백색 대역의 폭(W)에 관하여, 주면과 모따기면의 경계부의 형상이 보다 완만할수록 W의 값은 보다 커지고, 주면과 모따기면의 경계부의 형상이 보다 급준할수록 W의 값은 보다 작아지는 것을, 새롭게 발견했다. 따라서, 이 W의 값에 기초하면, 주면과 모따기면의 경계부의 형상을 평가할 수 있다. 상세하게는, 주면과 모따기면의 경계부의 형상의 완만함의 정도(환언하면 급준함의 정도)를 평가할 수 있다. 이와 같이 W의 값을 이용하여 경계부의 형상을 평가할 수 있는 것은, 수치에 기초하여 객관적으로 평가를 행할 수 있기 때문에 평가의 신뢰성의 관점에서 바람직하다. 또한 본 발명 및 본 명세서에 있어서, 미분 간섭상 상의 각 대역의 색미(휘도)의 차이(즉, 회색, 흑색 또는 백색 중 어느 색미인지)는, 일 실시 형태에서는, 사람의 눈에 의해 인식되는 색미(휘도)의 상이일 수 있고, 또한 다른 일 실시 형태에서는, 각 대역에 대해서 휘도의 문턱값을 설정하여 공지의 화상 처리에 의해 결정할 수도 있다.
상기 평가의 평가 대상 위치는, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 임의의 위치일 수 있다. 일 실시 형태에서는, 평가 대상의 반도체 웨이퍼는, 노치를 갖는다. 노치를 갖는 반도체 웨이퍼에 대해서, 노치의 위치(노치의 절결부 선단)를 6시 위치로 하고, 웨이퍼 외주부의 노치의 위치와 대향하는 위치를 12시 위치로 하여, 시계 방향으로 웨이퍼 외주부의 각 위치를 규정하는 경우, 평가 대상 위치는, 0시 위치(12시 위치와 일치)로부터 시계 방향으로 12시 위치까지의 임의의 위치일 수 있다. 평가 대상 위치는, 1개일 수 있고, 또는 2개 이상의 복수의 위치일 수도 있다.
이상과 같이, 상기 평가 방법에 의하면, 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 표면(앞면 또는 이면)에 있어서, 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상을 평가할 수 있다.
또한, 상기 평가 방법은, 평가 대상의 반도체 웨이퍼로부터의 시료편의 잘라냄(예를 들면 벽개)을 필요로 하는 일 없이, 실시할 수 있다. 즉, 상기 평가 방법에 의하면, 비파괴에서의 평가가 가능하다. 이는, 간편한 평가를 가능하게 하는 관점에서 바람직하다. 또한, 이는, 동일한 반도체 웨이퍼의 복수의 상이한 개소에 있어서의 경계부의 형상 평가의 용이성의 관점에서도 바람직하다. 예를 들면 일 실시 형태에 의하면, 상기 평가 방법은, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 복수 위치에 있어서 각각 미분 간섭상을 취득하고, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 복수의 상이한 위치에 있어서 상기 W를 구하는 것을 포함할 수 있다. 이와 같이 하여 구해진 복수의 W에 각각 기초하여, 각 위치에 있어서의 경계부의 형상을 평가할 수 있다. 또한, 동일 반도체 웨이퍼의 상이한 위치에 있어서의 평가에 의해 구해진 복수의 W의 값의 대표값(예를 들면 평균값(예를 들면 산술 평균), 최소값, 최대값 등)을, 반도체 웨이퍼의 경계부의 형상 평가의 지표로 할 수도 있다.
[반도체 웨이퍼의 제조 방법]
본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 웨이퍼의 제조 방법(제1 제조 방법)은,
제품으로서 출하하는 후보의 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
상기 후보의 반도체 웨이퍼를 상기 평가 방법에 의해 평가하는 것, 및,　
평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼를, 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부치는 것,
을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법,
이다.
본 발명의 다른 일 실시 형태에 따른 반도체 웨이퍼의 제조 방법(제2 제조 방법)은,
복수의 반도체 웨이퍼를 포함하는 반도체 웨이퍼 로트를 제조하는 것,
상기 반도체 웨이퍼 로트로부터 적어도 1개의 반도체 웨이퍼를 추출하는 것,
상기 추출된 반도체 웨이퍼를 상기 평가 방법에 의해 평가하는 것, 및,
상기 평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼와 동일한 반도체 웨이퍼 로트의 반도체 웨이퍼를 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부치는 것,
을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법,
이다.
본 발명의 다른 일 실시 형태에 따른 반도체 웨이퍼의 제조 방법(제3 제조 방법)은,
테스트 제조 조건하에서 평가용 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
상기 제조된 평가용 반도체 웨이퍼를 상기 평가 방법에 의해 평가하는 것,
상기 평가의 결과에 기초하여, 상기 테스트 제조 조건에 변경을 가한 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정하거나, 또는 상기 테스트 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정하는 것, 및,
상기 결정된 실제조 조건하에서 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법,
이다.
제1 제조 방법은, 소위 출하 전 검사로서 상기 평가 방법에 의한 평가를 실시한다. 또한, 제2 제조 방법에서는, 소위 발췌 검사를 행한 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼와 동일한 로트의 반도체 웨이퍼를 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부친다. 제3 제조 방법에서는, 테스트 제조 조건하에서 제조된 반도체 웨이퍼를 평가하고, 이 평가 결과에 기초하여 실제조 조건을 결정한다. 제1 제조 방법, 제2 제조 방법 및 제3 제조 방법의 어느 것에 있어서나, 반도체 웨이퍼의 평가는, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법에 의해 행해진다.
＜제1 제조 방법＞
제1 제조 방법에 있어서, 제품으로서 출하하는 후보의 반도체 웨이퍼 로트의 제조는, 일반적인 반도체 웨이퍼의 제조 방법과 마찬가지로 행할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 웨이퍼의 일 실시 형태인 폴리시드 웨이퍼는, 초크랄스키법(CZ법) 등에 의해 육성된 실리콘 단결정 잉곳으로부터의 실리콘 웨이퍼의 절단(슬라이싱), 모따기 가공, 조연마(예를 들면 랩핑), 에칭, 경면 연마(마무리 연마), 상기 가공 공정 간 또는 가공 공정 후에 행해지는 세정을 포함하는 제조 공정에 의해 제조할 수 있다. 또한, 어닐링 웨이퍼는, 상기와 같이 제조된 폴리시드 웨이퍼에 어닐링 처리를 실시하여 제조할 수 있다. 에피텍셜 웨이퍼는, 상기와 같이 제조된 폴리시드 웨이퍼의 표면에 에피텍셜층을 기상 성장(에피택셜 성장)시킴으로써 제조할 수 있다.
제조된 반도체 웨이퍼는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법에 의해, 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상이 평가된다. 평가 방법의 상세는, 앞서 기재한 바와 같다. 그리고 평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼는, 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부쳐진다. 양품으로 판정하기 위한 기준은, 제품 반도체 웨이퍼에 요구되는 품질에 따라서 결정하면 좋다. 예를 들면 일 실시 형태에서는, 구해진 W가, 어느 값 이상(즉 문턱값 이상)인 것, 문턱값 이하인 것 또는 어느 범위 내인 것을, 양품으로 판정하기 위한 기준으로 할 수 있다. 또한, 지표로 하는 W로서는, 동일 반도체 웨이퍼의 상이한 위치에 있어서의 평가에 의해 구해진 W의 대표값(예를 들면 평균값(예를 들면 산술 평균), 최소값, 최대값 등)을 이용할 수도 있다. 이 점은, 제2 제조 방법 및 제3 제조 방법에 대해서도 마찬가지이다. 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비로서는, 예를 들면 곤포(梱包) 등을 들 수 있다. 이와 같이 하여 제1 제조 방법에 의하면, 주면과 모따기면의 경계부의 형상이 제품 반도체 웨이퍼에 요망되는 형상인 반도체 웨이퍼를, 안정적으로 시장에 공급하는 것이 가능해진다.
＜제2 제조 방법＞
제2 제조 방법에 있어서의 반도체 웨이퍼 로트의 제조도, 예를 들면 앞서 제1 제조 방법에 대해서 기재한 바와 같이, 일반적인 반도체 웨이퍼의 제조 방법과 마찬가지로 행할 수 있다. 반도체 웨이퍼 로트에 포함되는 반도체 웨이퍼의 총 수는 특별히 한정되는 것은 아니다. 제조된 반도체 웨이퍼 로트로부터 발췌하여, 소위 발췌 검사에 부치는 반도체 웨이퍼의 수는 적어도 1개이고, 2개 이상이라도 좋고, 그 수는 특별히 한정되는 것은 아니다.
반도체 웨이퍼 로트로부터 추출된 반도체 웨이퍼는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법에 의해, 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상이 평가된다. 평가 방법의 상세는, 앞서 기재한 바와 같다. 그리고 평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼와 동일한 반도체 웨이퍼 로트의 반도체 웨이퍼를, 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부친다. 양품으로 판정하기 위한 기준은, 제품 반도체 웨이퍼에 요구되는 품질에 따라서 결정하면 좋다. 예를 들면 일 실시 형태에서는, 구해진 W가 어느 값 이상(즉 문턱값 이상)인 것을, 양품으로 판정하기 위한 기준으로 할 수 있다. 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 대해서는, 예를 들면 앞서 제1 제조 방법에 대해서 기재한 바와 같다. 제2 제조 방법에 의하면, 주면과 모따기면의 경계부의 형상이 제품 반도체 웨이퍼에 요망되는 형상인 반도체 웨이퍼를, 안정적으로 시장에 공급하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법은 비파괴에서의 평가가 가능하기 때문에, 제2 제조 방법의 일 실시 형태에서는, 반도체 웨이퍼 로트로부터 추출되어 평가에 부쳐진 반도체 웨이퍼도, 평가의 결과, 양품으로 판정된 것이라면, 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부치고, 준비의 후에 제품 반도체 웨이퍼로서 출하할 수 있다.
＜제3 제조 방법＞
제3 제조 방법에 대해서, 테스트 제조 조건 및 실제조 조건으로서는, 반도체 웨이퍼의 제조를 위한 각종 공정에 있어서의 각종 조건을 들 수 있다. 반도체 웨이퍼의 제조를 위한 각종 공정에 대해서는, 앞서 제1 제조 방법에 대해서 기재한 바와 같다. 또한, 「실제조 조건」이란, 제품 반도체 웨이퍼의 제조 조건을 의미하는 것으로 한다.
제3 제조 방법에서는, 실제조 조건을 결정하기 위한 전 단계로서, 테스트 제조 조건을 설정하고, 이 테스트 제조 조건하에서 평가용 반도체 웨이퍼를 제조한다. 제조된 반도체 웨이퍼는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법에 의해, 주면과 이 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상이 평가된다. 평가 방법의 상세는, 앞서 기재한 바와 같다. 평가용 반도체 웨이퍼는, 적어도 1개이고, 2개 이상이라도 좋고, 그 수는 특별히 한정되는 것은 아니다. 평가의 결과, 평가용 반도체 웨이퍼의 경계부의 형상이, 제품 반도체 웨이퍼에 요망되는 형상이면, 이 테스트 제조 조건을 실제조 조건으로서 제품 반도체 웨이퍼를 제조하여 출하함으로써, 경계부의 형상이 소망하는 형상인 제품 반도체 웨이퍼를, 안정적으로 시장에 공급할 수 있다. 다른 한편, 평가의 결과, 평가용 반도체 웨이퍼의 경계부의 형상이, 제품 반도체 웨이퍼에 요망되는 형상과는 상이한 경우에는, 테스트 제조 조건에 변경을 가한 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정한다. 변경을 가하는 제조 조건은, 경계부의 형상에 영향을 미친다고 생각되는 제조 조건인 것이 바람직하다. 그러한 제조 조건의 일 예로서는, 반도체 웨이퍼의 표면(앞면 및/또는 이면)의 연마 조건을 들 수 있다. 이러한 연마 조건의 구체예로서는, 조연마 조건 및 경면 연마 조건을 들 수 있고, 보다 상세하게는, 연마액의 종류, 연마액의 연마용 지립 농도, 연마 패드의 종류(예를 들면 경도 등) 등을 들 수 있다. 또한, 제조 조건의 일 예로서는, 모따기 가공 조건을 들 수도 있고, 상세하게는, 모따기 가공에 있어서의 연삭, 연마 등의 기계 가공 조건을 들 수 있고, 보다 상세하게는, 모따기 가공에 이용하는 연마 테이프의 종류 등을 들 수 있다. 이와 같이 하여 테스트 제조 조건에 변경을 가한 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정하고, 이 실제조 조건하에서 제품 반도체 웨이퍼를 제조하여 출하함으로써, 경계부의 형상이 소망하는 형상인 제품 반도체 웨이퍼를, 안정적으로 시장에 공급할 수 있다. 또한 테스트 제조 조건에 변경을 가한 제조 조건하에서 재차 평가용 반도체 웨이퍼를 제조하고, 이 평가용 반도체 웨이퍼를 본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법에 의해 평가하고, 이 제조 조건을 실제조 조건으로 할지 추가로 변경을 가할지를 판정하는 것을, 1회 또는 2회 이상 반복해도 좋다.
이상의 제3 제조 방법에 있어서, 평가용 반도체 웨이퍼의 경계부의 형상이 제품 반도체 웨이퍼에 요망되는 형상인지 아닌지의 판정 방법에 대해서는, 앞서 제1 제조 방법 및 제2 제조 방법의 양품의 판정에 관한 기재를 참조할 수 있다.
제1 제조 방법, 제2 제조 방법 및 제3 제조 방법의 그 외의 상세에 대해서는, 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 관한 공지 기술을 적용할 수 있다.
(실시예)
이하에, 본 발명을 실시예에 기초하여 추가로 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 나타내는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
1. 반도체 웨이퍼의 평가
웨이퍼 표면의 연마 조건 및 모따기 가공 조건이 상이한 2종류의 반도체 웨이퍼(직경 300㎜의 표면이 (100)면인 실리콘 단결정 웨이퍼(폴리시드 웨이퍼), 노치 있음)를 준비했다. 이하, 한쪽의 반도체 웨이퍼를 「웨이퍼 1」, 다른 한쪽의 반도체 웨이퍼를 「웨이퍼 2」라고 부른다. 반사형 미분 간섭 현미경(Olympus사 제조 MX-50)을 사용하여, 웨이퍼 1 및 웨이퍼 2에 대해서, 각각 노치의 위치를 기준(6시 위치)으로 하여 앞서 설명한 바와 같이 규정되는 3시 위치를 각각 촬상하여, 미분 간섭상을 취득했다. 상기 반사형 미분 간섭 현미경은, 주면이 회색 대역으로서 촬상되고 또한 모따기면이 흑색 대역으로서 촬상되도록 설정한 후에 상기 촬상에 이용했다.
도 1에 웨이퍼 1에 대해서 얻어진 미분 간섭상을 나타내고, 도 2에 웨이퍼 2에 대해서 얻어진 미분 간섭상을 나타낸다. 도 1 및 도 2에는, 각각, 주면에 대응하는 회색 대역과 모따기면에 대응하는 흑색 대역을 확인할 수 있고, 추가로 양 대역의 사이에 백색 대역을 확인할 수 있다. 도 1 중의 백색 대역의 폭(이하, 「W1」이라고 기재함)은 40㎛이고, 도 2 중의 백색 대역의 폭(이하, 「W2」라고 기재함)은 95㎛였다.
이상의 결과로부터, 백색 대역의 폭이 보다 넓은 웨이퍼 2에서는, 웨이퍼 1보다도 경계부의 형상이 보다 완만하다고 판정했다.
상기 평가에서는, 백색 대역의 폭의 구체적 수치에 기초하여 판정을 행했지만, 구체적 수치에 기초하는 일없이, 미분 간섭상을 육안으로 확인하여 인식할 수 있는 백색 대역의 폭의 상이에 기초하여, 경계부의 형상을 평가해도 좋다. 예를 들면, 도 1과 도 2를 대비하면, 도 2 중의 백색 대역은 도 1 중의 백색 대역보다도 명백하게 넓다. 이 결과를 가지고, 웨이퍼 2에서는, 웨이퍼 1보다도 경계부의 형상이 보다 완만하다고 판정할 수도 있다.
2. 참조값의 취득 및 상기 1.의 평가 결과와 참조값의 대비
본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법에 있어서 얻어지는 백색 대역의 폭(W)이 경계부의 형상의 지표가 될 수 있는 값인 것은, 예를 들면, 이하의 평가 방법에 의해 취득되는 참조값과, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 평가 방법에 의해 얻어지는 W가, 양호한 상관성을 나타냄으로써 확인할 수 있다.
우선 반도체 웨이퍼에 대해서, 평가해야 할 경계부를 포함하는 단면상을 얻는다. 단면상은, 예를 들면, 반도체 웨이퍼를 벽개면에서 벽개하여 노출시킨 단면을 현미경으로 촬상함으로써 취득할 수 있다.
취득된 단면상을, 웨이퍼 두께 방향으로만 확대한 확대상을 작성한다. 웨이퍼 두께 방향으로만 확대함으로써, 단면 형상의 윤곽에 있어서, 경계부의 형상을 주면(소위 수평면)에 대하여 강조할 수 있기 때문에, 확대상을 이용함으로써, 확대되어 있지 않은 단면상을 이용하는 것보다도 경계부의 완만함/급준함을 정밀도 좋게 평가할 수 있다. 또한 확대상을 2치화 처리함으로써, 단면 형상의 윤곽을 보다 선명하게 표시시킬 수 있기 때문에, 경계부의 완만함/급준함을 한층 정밀도 좋게 평가할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 2치화 처리 완료상에 있어서, 웨이퍼 단면 형상의 윤곽에서는, 통상, 주면과 모따기면의 경계부의 형상은 곡선 형상이 된다. 그래서, 이 윤곽상에서, 주면과 모따기면의 경계부의 곡선의 형상에, 이 곡선의 형상에 근사하거나 또는 일치하는 원호 형상을 갖는 원을 피팅시킨다. 이와 같이 하여 얻어진 원(곡률원)의 사이즈가 보다 클수록, 예를 들면 직경 또는 반경이 보다 클수록, 경계부의 형상은 보다 완만하다고 판정할 수 있고, 상기 원의 사이즈가 보다 작을수록 경계부의 형상은 보다 급준하다고 판정할 수 있다.
여기에서, 참조값의 취득을 위해, 상기 1.에서 평가한 2종류의 반도체 웨이퍼를, 각각 (110)면에서 벽개하여 단면 관찰용 시료를 제작했다.
제작한 단면 관찰용 시료를, 상기와 동일한 반사형 미분 간섭 현미경을 이용하여, 밝기나 콘트라스트를 조정하여, 주면과 모따기면의 경계부를 포함하는 단면상(촬상 배율: 500배)을 취득했다.
취득한 단면상을 화상 처리 소프트(Adobe사 제조 소프트명 Photoshop　CS5)에 넣어, 웨이퍼 두께 방향으로만 10배로 확대한 후, 2치화 처리를 행했다.
상기 2치화 처리를 행하여 얻어진 2치화 처리 완료상을 소프트(마이크로소프트사 제조 파워 포인트)에 넣어, 동 소프트의 도형 묘화 툴을 이용하여, 단면 형상의 윤곽상, 경계부의 곡선의 형상과 원호의 형상이 거의 일치하는 원을 묘화했다. 곡선의 형상과 원호의 형상이 거의 일치하는 것은, 육안으로 판단했다. 도 3에, 웨이퍼 1에 대해서 상기 방법에 의해 얻어진 2치화 처리 완료상(웨이퍼 두께 방향으로만 10배 확대한 후에 2치화 처리하여 얻어진 상)을 나타낸다. 도 4에는, 웨이퍼 2에 대해서 상기 방법에 의해 얻어진 2치화 처리 완료상(웨이퍼 두께 방향으로만 10배 확대한 후에 2치화 처리하여 얻어진 상)이 나타나 있다. 도 3 및 도 4에는, 경계부의 곡선의 형상과 거의 일치하는 원호를 갖는 원도 나타나 있다. 원의 안에 나타나 있는 수치는, 원의 직경(단위: 임의 단위)이다.
도 3과 도 4를 대비하면, 웨이퍼 2(도 4)의 경계부의 형상은 웨이퍼 1의 경계부의 형상과 비교하여 완만하다. 원의 사이즈에 대해서 웨이퍼 1과 웨이퍼 2를 대비하면, 웨이퍼 2에 대해서 얻어진 원의 직경(이하, 「D2」라고 기재함)은, 웨이퍼 1에 대해서 얻어진 원의 직경(이하, 「D1」이라고 기재함)보다 크다. 이상과 같이, 참조값 취득을 위한 평가 방법에 의해 구해지는 원의 사이즈와 경계부의 형상은 상관되어 있다.
그리고, 상기 1.에 있어서 웨이퍼 1과 웨이퍼 2에 대해서 구해진 폭(W1과 W2)의 대소 관계는, 웨이퍼 2의 쪽이 크고 「W1＜W2」인데 대하여, 웨이퍼 1과 웨이퍼 2에 대해서 참조값으로서 구해진 D1과 D2의 대소 관계도, 웨이퍼 2의 쪽이 크고 「D1＜D2」의 대소 관계이며, 상기 1.에서 얻어진 결과와 대응하고 있는 것을 확인할 수 있다.
3. 평가 결과와 참조값의 상관성의 확인
웨이퍼 표면의 연마 조건 및 모따기 가공 조건이 상이한 복수의 반도체 웨이퍼(직경 300㎜의 표면이 (100)면인 실리콘 단결정 웨이퍼(폴리시드 웨이퍼), 노치 있음)에 대해서, 상기 1.과 마찬가지로, 3시 위치에 대해서 미분 간섭상을 취득하고, 취득된 미분 간섭상에 있어서 주면에 대응하는 회색 대역과 모따기면에 대응하는 흑색 대역의 사이의 백색 대역의 폭을 구했다.
상기의 복수의 반도체 웨이퍼의 각각에 대해서, 상기 2.와 마찬가지로 참조값(원의 직경)을 구했다.
이상에 의해 각 반도체 웨이퍼에 대해서 얻어진 백색 대역의 폭을, 참조값에 대하여 플롯한 그래프를, 도 5에 나타낸다. 도 5에는 최소 제곱법에 의해 구해진 근사 직선도 나타나 있다. 근사 직선은, 상관 계수의 제곱 R2가 0.90 초과로서, 강한 상관성을 나타내고 있다.
이상의 결과로부터, 상기 평가 방법에 의해 구해지는 백색 대역의 폭(W)이, 경계부의 형상 평가를 위한 지표가 될 수 있는 것을 확인할 수 있다. 백색 대역의 폭이라고 하는 수치에 기초하는 평가에 의하면, 예를 들면, 과거의 경험으로부터 양품으로 판정 가능한 문턱값(W의 값)을 정함으로써, 양품 판정을 용이하게 행할 수 있다.
상기와 같이 얻어지는 백색 대역의 폭(W)은, 앞서 기재한 바와 같이 출하 전 검사에 이용할 수 있고, 로트로부터의 발췌 검사에 이용할 수 있어, 반도체 웨이퍼의 실제조 조건의 결정을 위해서 이용할 수도 있다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은, 실리콘 웨이퍼 등의 각종 반도체 웨이퍼의 제조 분야에 있어서 유용하다.

Claims (5)

  1. 반도체 웨이퍼의 주면이 회색 대역으로서 촬상되고 또한 모따기면이 흑색 대역으로서 촬상되도록 설정된 반사형 미분 간섭 현미경에 의해, 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 외주부의 평가 대상 위치에 있어서 미분 간섭상을 취득하는 것을 포함하고,
    상기 미분 간섭상은, 회색 대역과 흑색 대역을 포함하고, 상기 회색 대역과 상기 흑색 대역의 사이에 백색 대역을 추가로 포함하고,
    상기 백색 대역의 폭(W)을 지표로 하여, 상기 평가 대상 위치에 있어서의 반도체 웨이퍼의 주면과 당해 주면과 인접하는 모따기면의 경계부의 형상을 평가하는 것을 포함하는, 반도체 웨이퍼의 평가 방법.
  2. 제품으로서 출하하는 후보의 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
    상기 후보의 반도체 웨이퍼를 제1항에 기재된 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 의해 평가하는 것, 및,
    상기 평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼를, 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부치는 것,
    을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  3. 복수의 반도체 웨이퍼를 포함하는 반도체 웨이퍼 로트를 제조하는 것,
    상기 반도체 웨이퍼 로트로부터 적어도 1개의 반도체 웨이퍼를 추출하는 것,
    상기 추출된 반도체 웨이퍼를 제1항 또는 제2항에 기재된 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 의해 평가하는 것, 및,
    상기 평가의 결과, 양품으로 판정된 반도체 웨이퍼와 동일한 반도체 웨이퍼 로트의 반도체 웨이퍼를 제품 반도체 웨이퍼로서 출하하기 위한 준비에 부치는 것,
    을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  4. 테스트 제조 조건하에서 평가용 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
    상기 제조된 평가용 반도체 웨이퍼를 제1항에 기재된 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 의해 평가하는 것,
    상기 평가의 결과에 기초하여, 상기 테스트 제조 조건에 변경을 가한 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정하거나, 또는 상기 테스트 제조 조건을 실제조 조건으로서 결정하는 것, 및,
    상기 결정된 실제조 조건하에서 반도체 웨이퍼를 제조하는 것,
    을 포함하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변경이 가해지는 제조 조건은, 반도체 웨이퍼 표면의 연마 처리 조건 및 모따기 가공 조건의 적어도 한쪽인, 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
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