JP2002110491A - 検査用ウェーハ及び検査サンプルの作製方法及び作製装置 - Google Patents
検査用ウェーハ及び検査サンプルの作製方法及び作製装置Info
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Abstract
したウエーハを自動で切断し、更には検査項目毎にサン
プルを自動で割振る方法及び装置により、人手による工
数を削減し、サンプル作製歩留まりを向上し、且つ間違
いを排除すること。 【解決手段】 主面の回転対称な位置に複数組の識別符
号及びアライメントマークが印字された検査用ウェーハ
を、自動で同複数片の検査サンプルに分割する分割工程
と、該分割された検査サンプルの識別符号を検出し、自
動で仕分けする仕分け工程を有することを特徴とする検
査サンプルの作製方法及び同作製装置。
Description
特性を評価するための検査用ウェーハ及び検査サンプル
の作製方法及び作製装置に関する。
造方法について説明すると、一般にウエーハの製造方法
は、チョクラルスキー法(CZ法)等によってインゴッ
ト(単結晶棒)を引き上げ、そのインゴットをスライス
して薄円板状のウエーハを得るスライス工程と、該スラ
イス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを防止
するためにその外周部を面取りする面取り工程と、この
ウエーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラ
ッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去する
エッチング工程と、そのウエーハ表面を鏡面化する研磨
(ポリッシング)工程と、研磨されたウエーハを洗浄し
て、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を
有している。上記工程は、主な工程を示したもので、他
に熱処理工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換え
られたりする。このように製造されたシリコンウエーハ
がデバイス製造工程に送られる。このような製造工程の
中で、デバイスの微細化に伴い、達成すべきデバイス特
性がますます厳しくなり、シリコンウエーハに対しても
更なる結晶品質の完全性と表面の清浄化が要求されてい
る。従って、シリコンウエーハの品質を精密に評価し、
シリコンウエーハの作製及びデバイス作製プロセスの改
善を図っていく必要がある。
として重要な基本特性は、抵抗率、酸素濃度、炭素濃度
やOSF(Oxidation−induced St
acking Fault)、BMD(Bulk Mi
cro Defect)、FPD(Flow Patt
ern Defect)等の欠陥に関するものである。
は、ウエーハ製造工程を全て終了した製品を検査して品
質評価を行うのが最も端的な方法であるが、前述したよ
うに引き上げ工程から出発して単結晶インゴットを鏡面
ウエーハ製品とするまでの全工程時間は著しく長い。従
ってかかる方法では検査結果による、評価判断で製造条
件、仕向け先計画、延いては生産計画などを管理するの
に大いに支障を来たす。例えば、全工程終了後に計画し
ていた仕向け先の規格に外れたことが判明する様な場
合、大きな時間ロス、延いては製造コストの上昇を招
く。
濃度、炭素濃度、OSF、BMD、FPDなどはシリコ
ン単結晶のバルク特性であって、結晶引き上げ工程で決
まり、ウエーハ加工工程では本質的には変化することは
ない。そこで、上記のようなロスを防ぐ目的で、単結晶
インゴット製造直後に検査用ウエーハを切り出して若し
くは加工工程の早い段階で抜き取ることでサンプルを確
保しこれを評価することが行われている。
要な場合が多い。例えば、酸素濃度や、炭素濃度など赤
外吸光法により品質を評価する場合、ウエーハ表面の光
沢度(鏡面ウエーハの光沢度を100%とした場合)を
100%近くにする必要がある。また、抵抗率測定で
は、表面にある程度の歪みが残っていた方が好ましくア
ルミナ砥粒600番程度でラップした表面状態が好まし
いとされている。
いての影響は、高輝度平面研削面を有するサンプルを使
用することで兼用することができる。つまり酸素濃度、
抵抗率は同じサンプルで評価できる。しかし、OSFや
BMDは、デバイス形成しメモリーやLSIを製造する
際、その工程で行う熱処理によって顕在化する結晶欠陥
である。従ってウエーハの製品仕様毎に決められた特有
の熱処理を施して検査する必要がある。またFPDなど
は、フッ酸、重クロム酸カリウム系のエッチング液を用
いエッチング(選択エッチング)するため、上記検査用
ウエーハを兼用して使用することはできない。
して使用する必要が出てくる。これら検査用ウエーハ
は、例え物理的に破壊されていないとしても測定済みサ
ンプルは製品としては役に立たない。即ち全てがロスに
つながる。これら結晶起因の欠陥等は、結晶成長の性格
から半径上では変化するものの、同心円上では同一値で
分布する。従って、検査用ウエーハは円板一枚をそのま
ま、一つの検査項目に使う必要はなく、扇状のセクター
に等分割して、各々の検査項目を振分け測定することで
ロスを防ぐことができる。
エーハを切断しサンプルを分割していたが、人手が必要
であり、またきれいに分割するにはある程度のコツが必
要であった。また、分割したサンプルは、分割後に、ど
のインゴットから切り出したものか、またはこれからど
のような検査をするためのサンプルなのかインゴットの
由来(履歴)などが把握できるような識別符号を印字し
ておく必要がある。従来は分割した後にサンプル毎に識
別符号をダイヤモンドペン等で再印字する必要があっ
た。
ては、レーザマーカを使用し自動的にウエーハの回転対
称位置に印字するような手法を用いることが可能である
が、このように印字されたウエーハを分割する場合、手
作業による切断では、結晶の方位により割れ易い方向が
決まってしまうため、識別符号毎にきれいに分割でき
ず、レーザーマークで印字した文字の部分で割れてしま
うなどのトラブルがあった。
振るが、人手による割り振りは間違いの原因となり、人
件費の増大につながった。
識別符号を付与したウエーハを自動で切断し、更には検
査項目毎にサンプルを割振る方法及び装置を提供する事
を目的とする。
要を図1に前工程と次工程の関連においてまとめた。図
において前工程の列に示したブロック内のサンプル準備
工程は検査用ウェーハを製作する過程であって、インゴ
ットより検査用ウェーハを切りだし、レーザーマーカで
識別符号、アライメントマークを印字し、高輝度平面研
削等を行なう。同列の下段のブロックに示した非破壊検
査工程で、酸素濃度、炭素濃度など非破壊の検査をこの
段階のウェーハを利用して行なうことができる。その
後、円盤状の検査用ウェーハを受け入れた本発明の列の
ブロック内に示した工程・手段により分割と仕分けを自
動で行う。かくして分割仕分けを終了した検査サンプル
は、次工程列に示したブロック内の各種処理工程、各検
査工程を経て検査が完了する。
の検査用ウェーハであって、該ウェーハより複数片の分
割された検査用サンプルを用意するために、主面の同複
数の回転対称位置に目視及び読取装置で読み取り可能な
深さに同複数組の識別符号が印字され、更に分割のため
に主面にアライメントマーク(切削マーク)が印字され
ていることを特徴とする検査用ウェーハである。
把握するもので、インゴットの情報や検査種目について
の情報を印字しておく。本発明では、この識別符号の他
に分割するためのアライメントマークを印字しておくこ
とにより、このマークを基準にサンプルを分割すること
で、識別符号を切断することなく決められた位置で切断
することができる。アライメントマークは、複数の位置
に印字された各識別符号に対応させ印字(複数組の識別
符号と同数印字)してもよく、単に1箇所印字するだけ
でもよい。識別符号と同数印字すれば、その都度アライ
メントマークを検出し切断できるので正確に切断でき
る。また、分割数が決まっている場合など、例えば4分
割する場合などは、1個所にアライメントマークを印字
しておき、それを検出し、後はウェーハ保持手段を機械
的に90°回転させるなどして切断してもよい。
字と同時に行なっても、別々に行なってもよく、レーザ
マーカなどで掘り込むような方式が好ましい。そうすれ
ば、取り扱い中に容易に脱落しないし、表面の研削、研
磨若しくはエッチングが必要な場合でも深く掘り込んで
おけば、消えない。また熱処理にも十分耐え得る。
回転対称な位置に複数組の識別符号及びアライメントマ
ークが印字された検査用ウェーハを、自動で同複数片の
検査サンプルに分割する分割工程と、該分割された検査
サンプルの識別符号を検出し、自動で仕分けする仕分け
工程を有することを特徴とする。
ークが印字されていることにより、アライメントマーク
を検出すれば、自動切断操作に必要な信号が送出可能と
なり、更に分割された検査サンプルそれぞれに識別符号
が印字されているので、同様に識別符号を検出すれば、
識別符号の情報により自動仕分け操作に必要な信号が送
出可能となる。勿論それぞれの工程内および工程の前後
にはウェーハまたは検査サンプルを取り扱うための補助
操作即ち移送、位置決め、姿勢制御などが必要であり、
検出した情報を演算・判断してしかるべき信号をつくる
制御方法も含むことは言うまでもない。そして主操作及
び補助操作側ではそれら信号を受けて主操作及び補助操
作を行なわせるための制御方法も含む。
置に複数組の識別符号及びアライメントマークが印字さ
れた検査用ウェーハを、自動で同複数片の検査サンプル
に分割する分割手段と、該分割された検査サンプルの識
別符号を検出し、自動で仕分けする仕分け手段を有する
ことを特徴とする。
にはウェーハまたは検査サンプルを取り扱うための補助
手段即ち移送、位置決め、姿勢制御などを行なう手段が
必要であり、検出した情報を演算・判断してしかるべき
信号をつくる制御装置も含むことは言うまでもない。そ
して主手段及び補助手段側ではそれら信号を受けて主操
作及び補助操作を行なわせるための制御装置も含む。
前記分割工程が前記アライメントマーク位置を検出し、
アライメントマークを基準に前記複数片に切断すること
を含む。
を前記アライメントマークに合わせて前記複数片に切断
するためのダイサー、ダイサーのウェーハ保持手段上で
ウェーハの中心位置を設定するセンタリング手段及び該
ウェーハの前記アライメントマークを検出する検出手
段、検査用ウェーハをダイサーのウェーハ保持手段上に
移送する移送手段及び分割された複数のウェーハ片を検
査サンプル毎に且つ同時に移送する移送手段を含む。
するタイプのダイシングソーが最も経済的で簡便であ
る。しかし他の手段、例えばレーザーによる切断なども
可能である。
手段を備えており、真空吸着などでウェーハを固定でき
るようになっている。さらに保持した検査用ウェーハの
中心位置を設定できるようなセンタリング手段を備えて
いる。さらに同分割手段は、保持した検査用ウェーハの
アライメントマークを検出する、ホトセンサー、CCD
カメラなどの検出手段を備えている。
は、切断屑などのパーティクルが付着するので、分割工
程中の最終工程に洗浄工程をもうけることが好ましい。
同様に装置では洗浄装置を設ける事が好ましい。
片に分割された検査サンプルを、検査サンプルに印字さ
れた識別符号を検出し、予め該検出識別符号別に決めら
れた容器に仕分けすることを含む。
は前記したように、それぞれ識別符号が印字されてお
り、識別符号は以後、検査すべき項目、処理すべき事項
などの情報を含んでいるので、それらを検出手段で読み
取り判断、即ち画像解析することにより、前記補助手段
によって操作されるべき信号を送出し、補助手段側では
それを受けてそれぞれの検査サンプルを出口ポートに予
め該検出識別符号別即ち検査項目分類に従って用意され
た容器に移送、収納、即ち仕分けする。
面をエアブロアで空気を吹きつけて、前工程最終段での
洗浄で付着している、水分等を飛ばし読み取り誤差のな
いよう配慮する。
記検査用ウェーハの分割された複数の検査サンプル全数
を保持するウェーハ保持手段、該保持手段上でウェーハ
表面の水分を除去するエアブロア、該保持手段上で分割
された前記検査サンプルの識別符号を検出する検出手
段、該検出手段の検出信号を画像解析する手段、予め該
検出識別符号別に決められた複数容器及び検査サンプル
を検出識別符号別に前記容器に移送する移送手段を含
む。
参照しながら、具体例をあげて詳しく説明する。但し本
実施の形態に記載される製品の寸法、形状、材質、その
相対配置等は特に特定的な記載が無い限りは本発明をそ
れのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎな
い。
す概略図である。31は切断位置を決めるためのアライ
メントマーク、32はレーザマーカで印字したインゴッ
トの情報や検査種目についての識別符号である。印字後
高輝度平面研削を行なった。この検査用ウエーハを4分
割し、それぞれ分割されたサンプルで検査をする例につ
いて説明する。結晶方位<111>及び<100>の2
mm厚の検査用ウエーハについて4つに分割し、その
後、分割したサンプルの1枚はOSF検査、他の1枚は
析出検査、更に他の1枚はFPD検査、残りは保管用ウ
エーハとし複数の検査項目について検査した。
切り出したものを使用したが、例えば結晶方位<100
>の検査用ウエーハのインゴットについては識別符号
(インゴットIDという)が「9088−000」のも
のについて、また結晶方位<111>の検査用ウエーハ
のインゴットについては識別符号が「12017−00
0」のものを使用した。
F検査の検査コードを「LD01」、及び析出検査の検
査コードを「OP01」、FPD検査の検査コードを
「FP01」とし、保管用のバックサンプルを「BS0
1」とした。なお、これらの識別符号の付け方について
は当業者が適宜設定すれば良いものである。
に上記インゴットID及び検査コードをYAGレーザを
用いたレーザーマーカーで印字した。印字場所は、例え
ば図4に示すようにウエーハの回転対称な位置で、90
°の間隔で回転させ、ウエーハの4箇所に印字した。こ
のウエーハを高輝度平面研削(#1500〜#2000
番定で表面状態を仕上げた平面研削)し、ウエーハ表面
の光沢度を略100%とし、サンプルの厚さも2mmに
調整した。その後洗浄や必要によりドナー消滅等の熱処
理を実施し、丸いウエーハのまま検査すべき(特に前処
理を必要としない)ウエーハ品質、酸素濃度や抵抗率に
ついて検査を行った。その後、前処理の異なる検査項目
を評価するためにウエーハを分割する。
た。これは、ウエーハを分割する場合、定規とダイヤモ
ンドペンでウエーハ表面に十文字にけがき線を入れ、次
にそのけがき線に沿って手で分割するという作業であ
る。
8−000」の場合、OF(オリエンテーションフラッ
ト)やノッチを目印に分割しやすいように劈開方向にけ
がき線を入れる。このようにけがき線を入れることで容
易に4分割に分割できた。但し、他の検査用ウエーハを
分割した時、劈開方向と極端に異なる部分にけがき線を
入れると手動での分割は大変困難で、場合によってはウ
エーハを破損してしまった。また、識別符号の印字場所
が劈開方向と重なると印字した部分で分割され識別符号
が読めなくなる。
位が<111>のウエーハの場合、劈開方向が十文字に
ならないので分割が非常に困難であった。また検査用ウ
エーハの厚さは通常2mm程度と厚く、手動による劈開
はちからと技術を要す。
別符号を印字したサンプルについての分割の例を示した
が、従来はこのようなレーザーマーカーによる印字もな
く、ダイヤモンドペン等を用い手書で印字していた。従
ってきれいに割れなくてもそれぞれのサンプルに識別符
号を印字することは可能であった。しかし、印字場所も
不規則で且つ、複数箇所に印字するのは手間であり、ま
た字が読取り困難であったり、その後の処理で字が消え
てしまうなどのトラブルがあった。レーザーマーカを用
いたのは、このようなトラブルを防止するもので印字を
深くすることでこのようなトラブルは解消された。
図2及び図3を参照しながら説明する。図2において、
1は検査ウェーハ用の搬送機、2は検査サンプル用の搬
送機、3はダイシングソー、4はセンサ、5はセンタリ
ング装置、6はウェーハステージ、7は洗浄工程、11
は切断前の検査用ウェーハ、12は切断後の検査サンプ
ルをそれぞれ表す。図3において、21はエアーブロ
ア、22はCCDカメラ、23は検査サンプルステー
ジ、24は画像処理装置、25はロボットアーム、26
は検査サンプルを検査項目別に収納する容器をそれぞれ
示す。また図2と同一符号は同一の意味を有する。
担を減らすため、分割手段(ダイサー)を使用しダイシ
ングソーにより切断する。本発明の分割手段(ダイサ
ー)を用い分割することで容易に任意の形状の切断がで
きる。
符号32の位置は切断してはいけない。そこで、ウエー
ハの所定箇所に、分割するためのアライメントマーク3
1を印字しておく。アライメントマーク31の印字は、
ウエーハの識別符号32を印字する工程にて共にレーザ
ーマーカで印字する。
のアライメントマーク31を印字しておき、この線を検
出し、この線にそってダイサーで切断するようにプログ
ラムしてある。但し、アライメントマーク31の数はこ
れに限定されず、切断位置が確定できれば1箇所だけで
もよい。
じめに、検査用ウエーハ11は搬送機1によってダイサ
ーのウエーハステージ6上に移送載置される。そこで、
中心位置を合わせるためにセンタリング装置5によって
センタリングを行う。次にウエーハ11をウェーハステ
ージ6に吸着保持させ、ウェーハステージ6を回転移動
等させ、センサー4(凹凸を検出できるセンサー等)に
より、アライメントマーク31を検出する。アライメン
トマーク31を検出したら、この位置を切断するように
ウエーハステージ6を移動調節して、ダイシングソー3
により切断する。4分割の場合、ウエーハの端から端ま
で切断する。更に90°ウエーハステージを回転させ、
ウエーハの端から端まで切断する。これにより4分割に
切断される。この時、細かく切断するとサンプルがずれ
ることがあるので、吸着が弱くならないように(吸着さ
れていない部分がでないように)複数の吸着孔により吸
着保持することが好ましい。
検査サンプルは、バラバラにすることなく、円形をたも
ったまま検査サンプル上部から吸着保持するように構成
した搬送機2で保持したまま(必要により)検査サンプ
ル表面を洗浄工程7で洗浄し、次工程の仕分け工程に搬
送する。円形をたもったまま吸着するには、分割した数
だけの吸着板をもった搬送機2が必要である。
の仕分け工程に移送され、同工程の検査サンプルステー
ジ23に載置される。仕分け手段の検査サンプルステー
ジ23も真空吸着により検査サンプル12を保持する
が、この検査サンプル保持は、細かな(複数の)エリア
で独立して吸着保持できるような吸着盤にしてある。こ
れは仕分けしていく時、検査用ウエーハ11が4分割さ
れた検査サンプル12を一枚ずつ、吸着を解除し仕分け
する必要があるからである。
ンプルステージ23に保持した検査サンプル12の表面
に付着している水滴をエアーブロア21により、エアー
等で吹き飛ばす。これは、前工程の分割工程の切削水や
その後の洗浄によって付着した水分を除去し、識別符号
22を読みやすくするためで、これにより読み取りエラ
ーを少なくするためである。検査サンプル12表面の水
滴が無くなったら、検査サンプルステージ23を回転移
動させ、分割された検査サンプル12を1枚毎にCCD
カメラ22で識別符号32を確認し、更に画像処理装置
24により識別符号32の文字を解読(画像処理)す
る。特に検査項目コードを確認し、検査コードによって
保管場所として特定される容器26の番地を照合する。
25で確認した検査サンプルを保持し、その部分の吸着
だけ解除し、ロボットアーム25で決められた保管場所
へ検査サンプルを移送する。
数の容器26(収納バスケット)に検査サンプルを入れ
ることで行う。容器26には純水が入れてある。本実施
例ではロボットアームが移動できる範囲の両側に10個
ずつの容器26(計20個の収納バスケット)がある仕
分け手段を用いた。
23を回転(90°)させ、次のウエーハの検査項目を
解読し、先と同様にロボットアームで決められた場所に
ウエーハを移す。同様な作業を繰り返し、全てのサンプ
ルを決められた場所に保管することによって作業が終了
する。
場合、ウエーハの準備は特定の容器26から検査サンプ
ルを取出すことによってできる。つまり、同じ容器のサ
ンプルはすべて同じ検査項目のサンプルであるため容易
にサンプルの準備ができる。
例に限るものではない。
のウエーハの複数箇所に識別符号を付与したウエーハを
自動で切断し、更には検査項目毎にサンプルを自動で割
振る方法及び装置により、人手による工数を削減し、間
違いを排除することが可能となった。
線図
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 複数の物性を評価するための検査用ウェ
ーハであって、該ウェーハより複数片の分割された検査
用サンプルを用意するために、主面の同複数の回転対称
位置に目視及び読取装置で読み取り可能な深さに同複数
組の識別符号が印字され、更に分割のために主面に目視
及び読取装置で読み取り可能な深さにアライメントマー
クが印字され、且つ該主面が高輝度平面研削されている
ことを特徴とする検査用ウェーハ。 - 【請求項2】 主面の回転対称な位置に複数組の識別符
号及びアライメントマークが印字された検査用ウェーハ
を、自動で同複数片の検査サンプルに分割する分割工程
と、該分割された検査サンプルの識別符号を検出し、自
動で仕分けする仕分け工程を有することを特徴とする検
査サンプルの作製方法。 - 【請求項3】 前記分割工程が前記アライメントマーク
位置を検出し、アライメントマークに合わせて前記複数
片に切断することを含む請求項2記載の検査サンプルの
作製方法。 - 【請求項4】 前記仕分け工程が複数片に分割された検
査サンプルを、検査サンプルに印字された識別符号を検
出し、予め該検出識別符号別に決められた容器に仕分け
することを含む請求項2若しくは3記載の検査サンプル
の作製方法。 - 【請求項5】 主面の回転対称な位置に複数組の識別符
号及びアライメントマークが印字された検査用ウェーハ
を、自動で同複数片の検査サンプルに分割する分割手段
と、該分割された検査サンプルの識別符号を検出し、自
動で仕分けする仕分け手段を有することを特徴とする検
査サンプルの作製装置。 - 【請求項6】 前記分割手段がウェーハを前記アライメ
ントマークに合わせて前記複数片に切断するためのダイ
サー、ダイサーのウェーハ保持手段上でウェーハの中心
位置を設定するセンタリング手段及び該ウェーハの前記
アライメントマークを検出する検出手段、検査用ウェー
ハをダイサーのウェーハ保持手段上に移送する移送手段
及び分割された複数のウェーハ片を検査サンプル毎に且
つ同時に移送する移送手段を含む請求項5記載の検査サ
ンプルの作製装置。 - 【請求項7】 前記仕分け手段が、前記検査用ウェーハ
の分割された複数の検査サンプル全数を保持するウェー
ハ保持手段、該保持手段上でウェーハ表面の水分を除去
するエアブロー、該保持手段上で分割された前記検査サ
ンプルの識別符号を検出する検出手段、該検出手段の検
出信号を画像解析する手段、予め該検出識別符号別に決
められた複数容器及び検査サンプルを検出識別符号別に
前記容器に移送する移送手段を含む請求項5若しくは6
記載の検査サンプルの作製装置。
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