JP2013051291A - シリコンウェーハ加工量の評価方法および評価用シリコンウェーハ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコンウェーハに施す減厚加工処理における加工量を評価するに当たり、シリコンウェーハの表面上に、光学式厚み測定手段により厚み測定が可能なシリコン層を形成した評価用シリコンウェーハを作製し(S1)、次いで該評価用シリコンウェーハのシリコン層の厚みを光学式厚み測定手段により測定した(S2)後、シリコン層に対して減厚加工処理を施し(S3)、続いて該減厚加工処理後のシリコン層の厚みを光学式厚み測定手段により測定し(S4)、シリコン層に対する加工処理前後の厚み測定結果に基づいて減厚加工処理における加工量を評価する(S5)。
【選択図】図3
Description
また、一般的に、静電容量方式の平坦度測定器(WaferSight)などにより、研磨処理後のウェーハ厚み測定が行われているが、研磨量を1μm以下の精度で正確に評価することは困難である。
さらに、評価用ウェーハの表面には実際の製品ウェーハには存在しない凹部が形成されるため、両面研磨処理を施す際に評価用ウェーハ表面に負荷される研磨圧力は製品ウェーハのものと異なることから、評価用ウェーハを用いて得られたウェーハ研磨量の評価結果は実際の製品のそれとは相違するため、ウェーハ製造工程の両面研磨処理に反映させることができないことも問題となる。
(1)シリコンウェーハに施す減厚加工処理における加工量を評価するに当たり、シリコンウェーハの表面上に、光学式厚み測定手段により厚み測定が可能なシリコン層を形成した評価用シリコンウェーハを作製し、次いで該評価用シリコンウェーハのシリコン層の厚みを前記光学式厚み測定手段により測定した後、前記シリコン層に対して前記減厚加工処理を施し、続いて該減厚加工処理後のシリコン層の厚みを前記光学式厚み測定手段により測定し、前記シリコン層に対する加工処理前後の厚み測定結果に基づいて前記減厚加工処理における加工量を評価することを特徴とするシリコンウェーハ加工量の評価方法。
また、評価用シリコンウェーハは、実際の製品ウェーハの表層に類似のシリコン層を有しているため、減厚加工処理において評価用シリコンウェーハの表面が置かれる環境が実際の製品ウェーハの場合とほぼ同じになる。これにより、各減厚加工処理種に対応する加工量評価を正確かつ簡便に行うことができ、評価用シリコンウェーハを用いて得られたウェーハ加工量の評価結果を実際のウェーハ製造工程の減厚加工処理工程に反映させることができる。
更に、シリコンウェーハの表裏面にシリコン層を有する評価用シリコンウェーハを作製して用いることにより、両面研磨処理における研磨量の評価を表面と裏面のそれぞれについて個別に行うことができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明のシリコンウェーハ加工量の評価方法を説明するに当たり、まず、本発明の評価方法に用いる評価用シリコンウェーハから説明する。図1(a)は、本発明による評価用シリコンウェーハを示す図である。この評価用シリコンウェーハ1は、シリコンウェーハに施す減厚加工処理における加工量を評価するためのものであって、シリコンウェーハ11の表面上に、上記加工量よりも大きな厚みを有し、光学式厚み測定手段により厚み測定が可能なシリコン層12を有することが肝要である。
また、「光学式厚み測定手段」とは、シリコン表面に光を入射し、その反射光の情報に基づいて厚み測定可能な手段のことを意味し、具体的には、フーリエ変換型赤外分光(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)法または分光エリプソメータ法などが挙げられる。
そこで、シリコンウェーハ11およびシリコン層12にドーパントを添加することができる。このドーパントの種類は特に限定されず、ホウ素やリン、ヒ素、アンチモン等を用いることができる。
また、評価用シリコンウェーハは、実際の製品ウェーハの表層に類似のシリコン層を有しているため、減厚加工処理に評価用シリコンウェーハの表面が置かれる環境が実際の製品ウェーハの場合とほぼ同じになる。これにより、各減厚加工処理種に対応する加工量評価を正確かつ簡便に行うことができ、評価用シリコンウェーハを用いて得られたウェーハ加工量の評価結果を実際のウェーハ製造工程の減厚加工処理工程に反映させることができる。
更に、シリコンウェーハの表裏面にシリコン層を有する評価用シリコンウェーハを作製して用いることにより、両面研磨処理における研磨量の評価を表面と裏面のそれぞれについて個別に行うことができる。
次に、本発明によるシリコンウェーハ加工量の評価方法について説明する。図3は、本発明によるシリコンウェーハ加工量の評価方法のフローチャートである。本発明によるシリコンウェーハ加工量の評価方法は、シリコンウェーハ11の表面上に、光学式厚み測定手段により厚み測定が可能なシリコン層12を形成した評価用シリコンウェーハ1を作製し(ステップS1)、次いで評価用シリコンウェーハ1のシリコン層12の厚みを光学式厚み測定手段により測定した後(ステップS2)、シリコン層12に対して減厚加工処理を施し(ステップS3)、続いて減厚加工処理後のシリコン層12の厚みを光学式厚み測定手段により測定し(ステップS4)、シリコン層12に対する加工処理前後の厚み測定結果に基づいて減厚加工処理における加工量を評価する(ステップS5)。以下、上記工程の各々について説明する。
こうして、評価用シリコンウェーハとしてのSOIウェーハを作製することができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
10バッチの片面研磨処理を行った片面研磨装置に対して、ウェーハ加工量の評価を行った。まず、評価用シリコンウェーハ1としてエピタキシャルウェーハを用い、加工処理として片面研磨処理を採用し、図2に示したステップS1〜S5に従って、シリコンウェーハの研磨量を評価した。まず、エピタキシャルウェーハの基材ウェーハとして、直径300mm、ドーパントとしてホウ素を1.3×1019atoms/cm3含む、表裏面が鏡面研磨されたシリコンウェーハ11を用意した。このシリコンウェーハ11を枚葉式のエピタキシャル成長炉に導入し、ドーパントとしてホウ素を1.008×1016atoms/cm3含む、シリコン層12としてのシリコンエピタキシャル層をシリコンウェーハ11上に形成し、図1(a)に示した評価用シリコンウェーハ1を作製した(ステップS1)。次いで、この評価用シリコンウェーハ1のエピタキシャル層の厚みを、FTIR法により測定した。この測定は、ウェーハ周縁部の1点から周縁部の他の1点まで、ウェーハ径方向に沿った21点にて行った(ステップS2)。続いて、評価用シリコンウェーハ1を片面研磨装置に導入し、評価用シリコンウェーハ1のエピタキシャル層に対して、仕上げ研磨としての片面研磨処理を施した(ステップS3)。即ち、ウェーハ裏面側を研磨ヘッド(上定盤)下面に貼り付け支持し、次いで研磨ヘッド及び下定盤を互いに反対方向に回転させ、下定盤に貼付したスウェード製の研磨布にウェーハ表面側を押し当て、ウェーハ中心における研磨取り代量が0.2μmとなるように研磨時間を調整して研磨した。その際、研磨布には研磨液を供給し、研磨液としては、砥粒として微粒コロイダルシリカを含むKOHを主剤とするアルカリ水溶液を用いた。その後、片面研磨処理後のエピタキシャル層の厚みをFTIR法により測定した(ステップS4)。その際、厚みの測定は、ウェーハ周縁部の1点から周縁部の他の1点まで、ウェーハ径方向に沿った21点にて行った。片面研磨処理前後のウェーハ面内におけるエピタキシャル層の厚みを図5(a)に示す。最後に、片面研磨処理前後のエピタキシャル層の厚みの変化から、ウェーハ面内における研磨量を求めた。得られた研磨量を図5(b)に示す。
10バッチの片面研磨処理を行った両面研磨装置に対して、ウェーハ加工量の評価を行った。評価用シリコンウェーハ2として、表裏面にエピタキシャル膜を形成した以外は、発明例1と同条件のエピタキシャルウェーハを用い、加工処理として両面研磨処理を採用し、発明例1と同様に、図2に示したステップS1〜S5に従って、シリコンウェーハ研磨量の評価を行った。ここで、ステップS2およびS4におけるエピタキシャル層の厚み測定およびステップS5における研磨量の評価は、ウェーハ2の表裏面について行った。また、ステップS2において、ウェーハ周縁部の1点から周縁部の他の1点まで、ウェーハ径方向に沿った11点にて行った。更に、ステップS3における両面研磨処理は、サンギア方式の両面研磨装置を用いて、以下のように行った。即ちまず、キャリアプレート内に、評価用シリコンウェーハ2を装填し、ポリウレタン製の研磨布を貼付した上下定盤間にウェーハを挟み込んで上下定盤を互いに反対方向に回転させ、ウェーハ中心における研磨取り代量が0.2μmとなるように研磨時間を調整してウェーハ2の表裏面を同時に研磨した。ここで、研磨布には研磨液を供給し、研磨液としては、砥粒として微粒コロイダルシリカを含むKOHを主剤とするアルカリ水溶液を用いた。それ以外の処理は発明例1と全て同一である。両面研磨処理前後のエピタキシャル層の厚みを図6(a)および(b)に示す。ここで、(a)は表面側の結果であり、(b)は裏面側の結果である。また、両面研磨処理における研磨量を図6(c)および(d)に示す。ここで、ここで、(c)は表面側の結果であり、(d)は裏面側の結果である。
このように、シリコンウェーハの表裏面にエピタキシャル層を有する評価用シリコンウェーハを用いることにより、両面研磨処理における研磨量を表面および裏面のそれぞれについて個別に評価できることが分かる。
11 シリコンウェーハ
12 シリコン層
21 上定盤
22 下定盤
23 上研磨布
24 下研磨布
25 ***
26 キャリア
27 中心ギア
100 両面研磨装置
S1 シリコンウェーハの表面
S2 シリコン層の表面
L1 入射光
L2,L3 反射光
Claims (15)
- シリコンウェーハに施す減厚加工処理における加工量を評価するに当たり、
シリコンウェーハの表面上に、光学式厚み測定手段により厚み測定が可能なシリコン層を形成した評価用シリコンウェーハを作製し、
次いで該評価用シリコンウェーハのシリコン層の厚みを前記光学式厚み測定手段により測定した後、前記シリコン層に対して前記減厚加工処理を施し、
続いて該減厚加工処理後のシリコン層の厚みを前記光学式厚み測定手段により測定し、
前記シリコン層に対する加工処理前後の厚み測定結果に基づいて前記減厚加工処理における加工量を評価することを特徴とするシリコンウェーハ加工量の評価方法。 - 前記評価用シリコンウェーハは、シリコンウェーハの表裏面に前記シリコン層を形成したものである、請求項1に記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- 前記加工処理は、研磨処理またはエッチング処理である、請求項1または2に記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- 前記加工処理は両面研磨処理である、請求項2または3のいずれかに記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- 前記光学式厚み測定手段は、FTIR法もしくは分光エリプソメータ法である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- 前記シリコン層は、エピタキシャル層またはSOI層である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- 前記減厚加工処理前のシリコン層の厚みは、前記加工量よりも大きい、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- 前記評価用シリコンウェーハのシリコンウェーハ中のドーパント濃度は、前記シリコン層中のドーパント濃度よりも高い、請求項1〜7のいずれか一項に記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- 前記評価用シリコンウェーハのシリコンウェーハ中のドーパント濃度は1×1018atoms/cm3以上の範囲に調整され、前記シリコン層中のドーパント濃度は1×1017atoms/cm3以下の範囲に調整される、請求項1〜8のいずれか一項に記載のシリコンウェーハ加工量の評価方法。
- シリコンウェーハに施す減厚加工処理における加工量を評価するための評価用シリコンウェーハであって、
シリコンウェーハの表面上に、光学式厚み測定手段により厚み測定が可能なシリコン層を有し、
該シリコン層の厚みは前記加工量よりも大きいことを特徴とする評価用シリコンウェーハ。 - 前記光学式厚み測定手段は、FTIR法もしくは分光エリプソメータ法である、請求項10に記載の評価用シリコンウェーハ。
- 前記シリコン層は、エピタキシャル層またはSOI層である、請求項10または11に記載の評価用シリコンウェーハ。
- 前記シリコン層は、前記評価用シリコンウェーハの表裏面に形成されたものであり、両面研磨工程における研磨量の評価に供する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の評価用シリコンウェーハ。
- 前記評価用シリコンウェーハのシリコンウェーハ中のドーパント濃度は、前記シリコン層中のドーパント濃度よりも高い、請求項10〜13のいずれか一項に記載の評価用シリコンウェーハ。
- 前記評価用シリコンウェーハのシリコンウェーハ中のドーパント濃度は1×1018atoms/cm3以上であり、前記シリコン層中のドーパント濃度は1×1017atoms/cm3以下である、請求項10〜14のいずれか一項に記載の評価用シリコンウェーハ。
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