JP5228586B2 - 蒸着用マスク、ならびにそれを用いる蒸着パターン作製方法、半導体ウェーハ評価用試料の作製方法、半導体ウェーハの評価方法および半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
更に、本発明は、前記マスクを使用する蒸着パターン作製方法、半導体ウェーハ評価用試料の作製方法、半導体ウェーハの評価方法および半導体ウェーハの製造方法に関する。
図1に示すような蒸着源が一箇所の固定型装置では、抵抗加熱により蒸着源部分が加熱され金属塊が蒸発する。チャンバー内が真空であれば、金属塊の蒸発により発生する蒸着流は殆どが直進し、球状に拡散する。そのため、図2(a)に示すように、蒸着源直下では真上から蒸着流が来るため孔の陰はできないのに対し、図2(b)に示すように蒸着源から遠ざかる部分(ウェーハ外周部)では蒸着流が斜めに来るため孔の厚みにより陰ができる。この陰部分の領域では、図3に示すように蒸着流の分子同士の衝突や分子と残留空気分子の衝突が起こり、進行方向が変化した蒸着分子が陰部分に堆積するため、蒸着膜が形成されない部分や厚さが不均一な部分が生じる。また、真空中とは言え、残存するガスや水成分により蒸着流はこれら残留物に当たり飛ぶ方向が変わり陰の部分に蒸着することもある(図4参照)。
一般に、ショットキー電極を形成して半導体ウェーハの電気的特性を評価する方法では、ショットキー接合の容量−電圧特性を測定した後、解析ソフトに電極パターン面積を入力してウェーハの抵抗率を求める。蒸着により形成した電極面積を測定するには、通常、光学的装置(レーザー顕微鏡、CCDカメラ搭載の顕微鏡等)が使用される。しかし、ウェーハ表面と蒸着した部分とのコントラストが無いまたは非常に小さい陰部分となる領域は、電極として作用するにもかかわらず上記測定装置では蒸着部として認識されない可能性が高く、最終的に出力する抵抗率への誤差となることがある。
そこで本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、極薄のマスクをウェーハ表面に戴置する際、上記マスク上に磁性体を載置することで、密着性を維持しつつマスクの薄型化を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
[1]被蒸着物の被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、
少なくとも1つの貫通孔を有する厚みが1μm以上50μm以下の非磁性材料からなるマスク層を有し、
上記被蒸着物は半導体ウェーハであり、
上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有し、
前記磁性体は、少なくとも1つの貫通孔を有する磁性層であり、前記マスク層が有する貫通孔と磁性層が有する貫通孔が一致または重複することにより開口部が形成され、
磁性層が有する貫通孔の開口は、マスク層が有する貫通孔の開口より大きく、
マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状であり、
マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状であり、
マスク層と磁性体は別部材であり、
被蒸着物はホルダー上に載置され、該ホルダーには磁石設置用溝に磁石が設置されており、
前記マスク層および磁性体は、被蒸着面上にマスク層と磁性体の順に配置され、
前記マスク層および磁性体は位置合わせ用の孔を有し、前記配置時に、前記孔に前記ホルダーが有する位置合わせ部材を差し込むことにより位置合わせが行われ、
被蒸着物、マスク層および磁性体は、前記磁石による磁力により固定されることを特徴とする蒸着用マスク。
[2]前記磁性体の厚みは、100μm以上1mm以下である[1]に記載の蒸着用マスク。
[3]マスク層は、SUS304、アルミニウム、銅および樹脂性材料からなる群から選ばれる少なくとも一種からなる層である[1]または[2]に記載の蒸着用マスク。
[4]磁性体は、SUS430、鉄およびニッケルからなる群から選ばれる少なくとも一種である[1]〜[3]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[5][1]〜[4]のいずれかに記載の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法であって、
前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、
上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置することを特徴とする蒸着パターン作製方法。
[6]被蒸着面は半導体ウェーハ表面であり、蒸着処理によって半導体ウェーハ表面に金属パターンを形成する[5]に記載の蒸着パターン作製方法。
[7][6]に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。
[8][6]に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、
作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。
[9]複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも1つの半導体ウェーハを抽出する工程と、
前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含む、半導体ウェーハの製造方法であって、
前記抽出された半導体ウェーハの評価を、[8]に記載の方法によって行うことを特徴とする、前記方法。
本発明の蒸着用マスクは、被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、少なくとも1つの貫通孔を有する厚みが1μm以上50μm以下のマスク層を有し、上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有するものである。
そこで本発明では、マスク(マスク層)の厚みを1μm以上50μm以下とする。但し、磁性金属材料の場合、上記厚さとなると金属箔様となるためウェーハ表面を覆うように載置できず磁力により密着させることは困難である。非磁性金属材料や樹脂材料は、通常、上記厚さであっても比較的剛直であるか可撓性を示すためウェーハ表面を覆うように搭置すること自体は可能であるものの、磁力により密着させることができない。
そこで本発明では、上記マスク層上に磁性体を配置し、この磁性体の磁力によりマスク層をウェーハ表面と密着させる。これにより、上記の陰部分に起因する測定精度低下を回避し、回転型蒸着装置と比べて作業効率の点で有利な固定型蒸着装置を使用して、高精度での評価が可能な評価用試料を作製することができる。
以下、本発明の蒸着用マスクについて更に詳細に説明する。
まずウェーハを、磁石が設置されたウェーハホルダー上に載置する(図6中1)。
次いで、ウェーハ表面全面に蒸着パターンを形成すべき所定の位置に孔1を有する上記厚さのマスク1を戴置する(図6中2)。この状態ではウェーハ表面に対するマスク1の密着性は悪いため所々に隙間がある。孔部分にも隙間があるため隙間部分に蒸着膜が入り込み形成すべき形状に対しいびつとなり正確な面積測定ができない。また蒸着膜が入り込んだ部分は電極として作用するかどうか不明な部分でもある。この隙間を無くすために、さらに上記マスク1の上に磁性マスク2を戴置する(図6中3)。磁性マスク2とウェーハ下部にあるホルダーの磁石による引力のため、マスク1とウェーハ表面との密着性が良くなり、ウェーハ表面とマスク1の隙間は無くなる。これにより、孔部分の隙間も無くなり所望の電極面積を有する電極形成が可能となる。
更に本発明は、本発明の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法に関する。本発明の蒸着パターン作製方法では、前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置する。これにより、マスク層を磁性層と磁石の磁力により被蒸着面と密着させることができ、薄いマスク層を介して被蒸着面上に蒸着パターンを形成することが可能となる。
更に本発明は、本発明の蒸着用パターン作製方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法に関する。
半導体ウェーハ評価用試料とは、例えば前述のようにショットキー接合の容量−電圧特性から半導体ウェーハの抵抗率を求めるために使用される試料であることができる。金属パターン(金属電極)を作製する半導体ウェーハとしては、シリコンエピタキシャルウェーハ、鏡面研磨ウェーハ等を挙げることができる。形成された半導体ウェーハ評価用試料は、本発明の半導体ウェーハの評価方法に使用することができる。その詳細は後述する。
本発明の半導体ウェーハの評価方法は、本発明の蒸着パターン作製方法によって半導体ウェーハ上に金属パターンを作製し、作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定するものである。ここで測定される電気的特性としては、半導体ウェーハの抵抗率を挙げることができる。半導体ウェーハの抵抗率は、前述のようにショットキー接合の容量−電圧特性を測定する方法(C-V法)によって求めることができる。蒸着用マスクをウェーハから剥がした後に測定を行うことができる。
本発明の半導体ウェーハの製造方法は、複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、前記ロットから少なくとも1つの半導体ウェーハを抽出する工程と、前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含み、前記抽出された半導体ウェーハの評価を、本発明の半導体ウェーハの評価方法によって行うものである。
図7に厚み100μmの磁性体金属マスク(SUS430)、厚み40μmの非磁性体金属マスク(SUS304)、ホルダーの平面図を示す。磁性体金属マスクの孔サイズは5mmφ、非磁性体金属マスクの孔サイズは3mmφとした。非磁性体マスクの貫通孔は磁性体マスク側に向かって開口が広くなるテーパー状であり、ウェーハ表面に接する側の厚みは15μmであった。ホルダーには磁石を設置するための溝が面内に多数ある。これらの溝に磁石を設置した。磁石を設置した状態でホルダー表面に凹凸が生じないように磁石の厚さは溝深さと略同一とした。なお、配置する磁石の個数や配置位置により磁力の調整が可能である。
被蒸着物であるウェーハ(6インチ、n型、(100)、抵抗率6Ωcm)を、上記ホルダー上に配置した後、ウェーハ上に上記マスクを配置した。この状態の概略断面図を図8に示す。
その後、上記マスク付きシリコンウェーハをホルダーとともに真空蒸着装置内に配置し蒸着処理を行った。真空蒸着装置として、図1に示す抵抗加熱型(固定型)装置を使用した。抵抗加熱用フィラメントとしてタングステンフィラメント、蒸着金属は金、フィラメントとウェーハ間距離は20cmとした。蒸着処理後の電極面積をNIKON製コンフォーカルレーザー顕微鏡NEXIVを用いて、直径方向5点(外周より5mm、R/2、中心)の電極面積を測定した。更に、蒸着処理後にマスクを除去し、形成した電極の容量−電圧特性を測定した。解析ソフトに上記コンフォーカルレーザー顕微鏡により測定した電極面積として入力し、抵抗率を求めた。抵抗率測定ごとに金属電極を薬品により剥離除去し、再度電極形成、電極面積測定および抵抗率測定を行う操作を5回繰り返した。容量−電圧測定はアジレント(Agilent)社製4284Aを用いて行い、抵抗率への変換はSEMIの式に従った。電極面積測定の測定ばらつきを図9に、抵抗率値のばらつきを図10に示す。
厚さ100μmであって、実施例1のマスクと同様の位置に開口を設けた磁性体金属マスクを使用した点以外は実施例1と同様の方法で、電極面積測定の測定ばらつきおよび抵抗率値のばらつきを求めた。電極面積測定の測定ばらつきを図9に、抵抗率値のばらつきを図10に示す。
Claims (9)
- 被蒸着物の被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、
少なくとも1つの貫通孔を有する厚みが1μm以上50μm以下の非磁性材料からなるマスク層を有し、
上記被蒸着物は半導体ウェーハであり、
上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有し、
前記磁性体は、少なくとも1つの貫通孔を有する磁性層であり、前記マスク層が有する貫通孔と磁性層が有する貫通孔が一致または重複することにより開口部が形成され、
磁性層が有する貫通孔の開口は、マスク層が有する貫通孔の開口より大きく、
マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状であり、
マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状であり、
マスク層と磁性体は別部材であり、
被蒸着物はホルダー上に載置され、該ホルダーには磁石設置用溝に磁石が設置されており、
前記マスク層および磁性体は、被蒸着面上にマスク層と磁性体の順に配置され、
前記マスク層および磁性体は位置合わせ用の孔を有し、前記配置時に、前記孔に前記ホルダーが有する位置合わせ部材を差し込むことにより位置合わせが行われ、
被蒸着物、マスク層および磁性体は、前記磁石による磁力により固定されることを特徴とする蒸着用マスク。 - 前記磁性体の厚みは、100μm以上1mm以下である請求項1に記載の蒸着用マスク。
- マスク層は、SUS304、アルミニウム、銅および樹脂性材料からなる群から選ばれる少なくとも一種からなる層である請求項1または2に記載の蒸着用マスク。
- 磁性体は、SUS430、鉄およびニッケルからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜3のいずれか1項に記載の蒸着用マスク。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法であって、
前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、
上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置することを特徴とする蒸着パターン作製方法。 - 被蒸着面は半導体ウェーハ表面であり、蒸着処理によって半導体ウェーハ表面に金属パターンを形成する請求項5に記載の蒸着パターン作製方法。
- 請求項6に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。
- 請求項6に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、
作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。 - 複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも1つの半導体ウェーハを抽出する工程と、
前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含む、半導体ウェーハの製造方法であって、
前記抽出された半導体ウェーハの評価を、請求項8に記載の方法によって行うことを特徴とする、前記方法。
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