WO2021245741A1 - ウェーハ外周歪みの評価方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating wafer peripheral strain.
  • the wafer in which the polycrystalline film (Poly film) is grown is also grown by using the single-wafer epitaxy wafer manufacturing apparatus, the outer peripheral portion of the wafer is distorted by the same principle as that of the epitaxial wafer in the growth process. ..
  • the same evaluation method as for epitaxial wafers was used in the strain evaluation of the wafer on which this polycrystalline film was grown, but the wafer on which the polycrystalline film was formed had irregular crystal orientations. In particular, it is easily affected by noise in the outer peripheral portion, and it is difficult to apply the conventional measuring method. Therefore, it has been necessary to establish a method for evaluating the strain of the wafer on which the polycrystalline film is formed.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly accurate evaluation method of outer peripheral strain of a wafer having a polycrystalline film formed on its surface.
  • the present invention has been made to achieve the above object, and is a method for evaluating an outer peripheral strain of a wafer having a polycrystalline film formed on its surface, as a wafer having a polycrystalline film formed on its surface.
  • a pretreatment for removing the surface of the polycrystalline film is performed, and then an infrared laser is incident on the back surface of the outer periphery of the wafer to make the wafer.
  • a method for evaluating the outer peripheral strain of a wafer which evaluates the outer peripheral strain of the wafer from the degree of polarization of the infrared laser after passing through the wafer.
  • the influence of noise on the outer peripheral portion at the time of measurement can be reduced, and the outer peripheral strain of the wafer on which the polycrystalline film is formed can be accurately evaluated.
  • the pretreatment can be performed by polishing and / or etching.
  • the surface of the polycrystalline film can be smoothed and / or the surface thickness of the polycrystalline film can be thinned, the influence of noise on the outer peripheral portion at the time of measurement can be reduced, and the polycrystalline film is formed.
  • the outer peripheral strain evaluation of the wafer can be performed effectively and with high accuracy.
  • the pretreatment can be performed by polishing to remove the surface by polishing to a thickness of 0.2 ⁇ m or more.
  • polishing amount within the above range, the influence of noise on the outer peripheral portion at the time of measurement can be reduced more effectively, and the outer peripheral strain evaluation of the wafer on which the polycrystalline film is formed can be performed with higher accuracy.
  • the pretreatment can be performed by etching to remove the surface by etching to a thickness of 0.5 ⁇ m or more.
  • the etching removal amount within the above range, the influence of noise on the outer peripheral portion at the time of measurement can be reduced more effectively, and the outer peripheral strain evaluation of the wafer on which the polycrystalline film is formed can be performed with higher accuracy.
  • the pretreatment can be performed by vapor phase etching and / or liquid phase etching.
  • the influence of noise on the outer peripheral portion at the time of measurement can be reduced by performing the pretreatment. It is possible to evaluate the outer peripheral strain of the wafer on which the crystal film is formed with high accuracy.
  • the outline of the single-wafer type epitaxial wafer manufacturing apparatus is shown.
  • the configuration of the strain measuring device is shown. It is a top view of the wafer, and shows the measurement exclusion area and the measurement area.
  • the present inventors are a method for evaluating the outer peripheral strain of a wafer having a polycrystalline film formed on the surface, and silicon is used as a wafer having a polycrystalline film formed on the surface.
  • silicon is used as a wafer having a polycrystalline film formed on the surface.
  • a pretreatment for removing the surface of the polycrystalline film is performed, and then an infrared laser is incident on the back surface of the outer periphery of the wafer to make the wafer.
  • the wafer on which the polycrystalline film is formed which is the target of the wafer peripheral strain evaluation method according to the present invention, may be manufactured by any method.
  • it can be manufactured by using the epitaxial wafer manufacturing apparatus described below.
  • the epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 wafers W such as silicon single crystal substrates are loaded one by one, and a silicon single crystal film, a polycrystalline silicon film, or the like is placed on the main surface of the loaded single wafer W. It is a device that grows the vapor phase of the membrane.
  • the epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 includes a reaction furnace 2 into which a wafer W to be processed is charged, a susceptor 3 arranged in the reaction furnace 2 and horizontally supporting the wafer W to be charged, and a reaction furnace 2. It is configured to include a heating unit 6 which is arranged so as to surround the reactor 2 and heats the inside of the reaction furnace 2.
  • the susceptor 3 is made of graphite coated with silicon carbide (SiC), for example, and has a disk-like shape.
  • SiC silicon carbide
  • the depth of the pocket portion 3a is about the same as the thickness of the wafer W.
  • the bottom surface of the pocket portion 3a is formed in a stepped shape so that the outer peripheral portion of the wafer W comes into contact with the outer peripheral portion but does not come into contact with the other portions, but the entire back surface of the wafer W is formed with the pocket portion 3a. It may be formed so as to be in contact with the bottom surface of the.
  • the susceptor 3 is rotatably provided around its central axis.
  • a gas supply port 4 for supplying various gases is formed on the main surface of the wafer W in the reactor 2. Further, on the side of the reactor 2 opposite to the gas supply port 4, a gas discharge port 5 for discharging the gas that has passed on the main surface of the wafer W is formed.
  • the heating unit 6 can be, for example, halogen lamps provided above and below the reaction furnace 2.
  • the measuring device 10 of FIG. 2 is configured as a device based on SIRD (Scanning Infrared Depolarization). Specifically, the measuring device 10 has a laser generating unit 11 for incident an infrared laser 31 on a strain measuring portion of the wafer W to be measured, and polarized light 32 transmitted from the wafer W to which the infrared laser 31 is incident.
  • the change in the degree of polarization (polarization displacement amount) is calculated based on the detection unit 12 that detects the components (P polarization component, S polarization component) and the polarization component detected by the detection unit 12, and based on the change in the degree of polarization. It is provided with a processing unit 13 that performs processing such as calculation of the position of distortion and the amount of distortion.
  • a wafer to be evaluated for distortion is prepared.
  • a wafer to be prepared a wafer having a polycrystalline silicon film formed on its surface is prepared.
  • the polycrystalline silicon film may be formed by using, for example, the single-wafer type epitaxial wafer manufacturing apparatus 1 illustrated in FIG. In this case, for example, in a state where the wafer W configured as a silicon single crystal substrate is placed in the pocket portion 3a of the susceptor 3, the wafer W is heated to a predetermined temperature by the heating portion 6, and the polycrystalline silicon is siliconized from the gas supply port 4.
  • a gas (for example, trichlorosilane) and a carrier gas (for example, hydrogen gas) as raw materials for the film are supplied into the reaction furnace 2 to grow a polycrystalline silicon film having a predetermined film thickness on the surface of the wafer W.
  • a wafer W having a polycrystalline silicon film on its surface can be obtained.
  • a pretreatment is performed to remove the surface of the polycrystalline silicon film of the wafer W.
  • the method of removal is not limited. By removing the surface of the polycrystalline silicon film of the wafer W, the influence of noise on the outer peripheral portion at the time of measurement can be reduced, and the outer peripheral distortion of the wafer can be accurately evaluated.
  • the surface of the polycrystalline silicon film of the wafer W is removed by polishing and / or etching, and strain measurement is performed.
  • polishing before strain measurement the surface of the polycrystalline silicon film can be smoothed, the influence of noise on the outer peripheral portion at the time of measurement can be reduced, and the outer peripheral strain of the wafer can be accurately evaluated.
  • etching before strain measurement the surface film thickness of the polycrystalline silicon film can be thinned, the influence of noise on the outer peripheral portion during measurement can be reduced, and the outer peripheral strain of the wafer can be evaluated accurately. can.
  • the thickness to be removed by polishing When removing the surface of the polycrystalline film by polishing, it is more effective to set the thickness to be removed by polishing to 0.2 ⁇ m or more, and when performing by etching, set the thickness to be removed by etching to 0.5 ⁇ m or more, which is more effective. The influence of noise can be reduced and the evaluation can be performed more accurately. Further, the upper limit of the amount of removal of the surface of the polycrystalline film is not particularly limited, but it is preferably about 10 ⁇ m from the viewpoint of throughput (productivity).
  • polishing method a known substrate polishing method can be adopted.
  • vapor phase etching or liquid phase etching can be adopted for etching, any method may be used as long as the surface can be removed.
  • hydrogen chloride can be used as the etching gas
  • hydrofluoric acid or nitric acid can be used as the etching solution.
  • distortion is likely to occur on the outer peripheral portion of the back surface that comes into contact with the susceptor 3, so the infrared laser 31 is incident on the outer peripheral portion of the back surface of the wafer W.
  • the strain measurement region 22 in the wafer W is a region including the outer peripheral portion of the wafer W, and specifically, a predetermined width (for example) in the radial direction from the boundary line on the inner peripheral side of the measurement exclusion region 21. Area of 4 mm width).
  • the strain measurement region 22 may be a region extending over the entire circumference in the circumferential direction inside the outermost circumference 20 of the wafer W (that is, a ring-shaped region), or may be a partial region in the circumferential direction. Then, the incident position of the infrared laser 31 is scanned in the strain measurement region 22 to evaluate the strain position and the strain amount in the strain measurement region 22.
  • Example 1 First, in the method of measuring the strain on the outer peripheral portion of the wafer by polishing the surface, the amount of outer peripheral strain of each of the epitaxial wafer, which was the conventional measurement target, and the wafer on which the polycrystalline film was removed by polishing was measured. , The matching rate of the strain amount was investigated.
  • the diameter of the wafer was 300 mm, and the epitaxial wafer was manufactured by reacting with a single-wafer epitaxial wafer manufacturing device. Wafers are put into the susceptor in the reaction furnace of the epitaxial wafer manufacturing equipment one by one, and the wafer is heated to a predetermined temperature (1100 ° C.) by the heating unit, and the raw material gas (trichlorosilane) and carrier gas are used from the gas supply port. By supplying (hydrogen), a silicon single crystal film having a thickness of 5 ⁇ m was vapor-deposited on the surface of the inserted wafer.
  • a wafer on which a polycrystalline film is formed also reacts using the same equipment as an epitaxial wafer, but is characterized in that the heating temperature is in two stages.
  • the reaction of the first layer was carried out at a low temperature (900 ° C.), and the second layer was carried out at a high temperature (1100 ° C.) to grow a polycrystalline film having a film thickness of 5 ⁇ m.
  • a pretreatment for polishing and removing the surface of the polycrystalline film was performed with the removal amount shown in Table 1 below.
  • the coincidence rate of strain of the epitaxial wafer and the wafer on which the polycrystalline film is formed is compared. It is known that the place of occurrence does not change depending on the difference. Therefore, it was evaluated how much the location where the polycrystal film was formed coincided with the location where the strain was generated in the epitaxial wafer. Table 1 shows the relationship between the amount of polishing and removal of the surface of the polycrystalline film and the concordance rate of the amount of strain.
  • the outermost circumference of 0.5 mm was set as the measurement exclusion region, and the strain measurement width was set to 4 mm.
  • the measurement interval is 2 mm in the circumferential direction and 1 mm in the radial direction.
  • Example 1 The evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the surface of the polycrystalline film was not removed by polishing (removal amount: 0 ⁇ m). As a result, the concordance rate was 42%, which was not sufficient.
  • Example 2 The surface of the polycrystalline film was removed by vapor phase etching, and the strain on the outer peripheral portion of the wafer was evaluated.
  • the method for producing the wafer on which the polycrystalline film is formed is the same as that in the first embodiment, and the vapor phase etching is performed by etching gas (hydrogen chloride) in the reaction furnace after the polycrystalline film is grown in the reaction furnace of the epitaxial wafer manufacturing apparatus. ) was supplied.
  • Table 2 shows the relationship between the amount of vapor phase etching removed from the surface of the polycrystalline film and the concordance rate of the amount of strain.
  • the measurement area for measuring the strain on the outer peripheral portion is the same as that in the first embodiment.
  • Example 3 The surface of the polycrystalline film was removed by liquid phase etching, and the strain on the outer peripheral portion of the wafer was evaluated.
  • the amount of outer peripheral strain of each of the wafer on which the polycrystalline film was formed by polishing the surface of the polycrystalline film of Example 1 by 0.8 ⁇ m and the wafer on which the polycrystalline film was removed by etching was measured. We investigated the concordance rate of the amount of strain.
  • the method for producing the wafer on which the polycrystalline film was formed was the same as in Example 1, and the liquid phase etching was performed using an etching solution (fluoric acid) after the wafer was taken out from the reaction furnace.
  • Table 3 shows the relationship between the amount of liquid phase etching removed from the surface of the polycrystalline film and the concordance rate of the amount of strain.
  • the measurement area for measuring the strain on the outer peripheral portion is the same as that in the first embodiment.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an example, and any of the above-described embodiments having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and having the same effect and effect is the present invention. Is included in the technical scope of.

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Abstract

本発明は、表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みの評価方法であって、前記表面に多結晶膜が形成されたウェーハとして、シリコン単結晶基板の表面に多結晶膜が形成されたウェーハを用い、前記多結晶膜の表面を除去する前処理をし、その後、前記ウェーハの外周の裏面から赤外レーザーを入射させ、前記ウェーハを透過した後の前記赤外レーザーの偏光度から前記ウェーハの外周歪みを評価するウェーハの外周歪みの評価方法である。これにより、表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みを高精度で評価する方法が提供される。

Description

ウェーハ外周歪みの評価方法
　本発明は、ウェーハ外周歪みの評価方法に関する。
　一般的に枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置を用いて、研磨後のウェーハ上にエピタキシャル層を成長する場合、ウェーハとサセプタの接触部にかかる熱応力などによってウェーハ外周部に歪みが生じる。この歪みの評価方法として、ウェーハの裏面から赤外レーザーを入射し、ウェーハ透過後の偏光度から歪みを検出する手法が用いられている（特許文献１）。本評価において、ウェーハに歪みがある場合入射光の偏光度は大きくなるため、その偏光度から歪みを検出できる。これまで、エピタキシャルウェーハで本測定を行う際、エピタキシャル層を成長したウェーハをそのまま測定を行っていた。
特開２０１２－０１９２１６号公報
　一方、多結晶膜（Ｐｏｌｙ膜）を成長させたウェーハにおいても枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置を用いて成長を行うため、その成長過程においてエピタキシャルウェーハと同様の原理でウェーハの外周部に歪みが生じる。この多結晶膜を成長させたウェーハの歪み評価においてもエピタキシャルウェーハと同様の評価方法を用いたが、多結晶膜が形成されたウェーハは多結晶膜の結晶方位が不規則であることなどから、特に外周部でのノイズの影響を受けやすく、従来の測定方法の適用が困難であった。そのため、多結晶膜が形成されたウェーハの歪みの評価手法の確立を要していた。
　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みの高精度な評価方法を提供することを目的とする。
　本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みの評価方法であって、前記表面に多結晶膜が形成されたウェーハとして、シリコン単結晶基板の表面に多結晶膜が形成されたウェーハを用い、前記多結晶膜の表面を除去する前処理をし、その後、前記ウェーハの外周の裏面から赤外レーザーを入射させ、前記ウェーハを透過した後の前記赤外レーザーの偏光度から前記ウェーハの外周歪みを評価するウェーハの外周歪みの評価方法を提供する。
　このような評価方法によれば、測定時の外周部のノイズの影響を低減でき、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みを正確に評価することができる。
　このとき、前記前処理を、研磨、及び／又は、エッチングにより行うことができる。
　これにより、前記多結晶膜表面の平滑化、及び／又は、前記多結晶膜の表面膜厚の薄膜化ができ、測定時の外周部のノイズの影響を低減でき、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪み評価を効果的かつ高精度で実施できる。
　このとき、前記前処理を、研磨により行い、表面を厚さ０．２μｍ以上研磨除去することとすることができる。
　研磨量を前記範囲にすることで、測定時の外周部のノイズの影響をより効果的に低減でき、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪み評価をより高精度で実施できる。
　また、前記前処理を、エッチングにより行い、表面を厚さ０．５μｍ以上エッチング除去することとすることができる。
　エッチング除去量を前記範囲にすることで、測定時の外周部のノイズの影響をより効果的に低減でき、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪み評価をより高精度で実施できる。
　前記前処理を、気相エッチング、及び／又は、液相エッチングで行うことができる。
　これにより、測定時の外周部のノイズの影響を低減でき、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪み評価を簡便に実施できる。
　以上のように、本発明の、表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みの評価方法によれば、前処理を行うことにより、測定時の外周部のノイズの影響を低減でき、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪み評価を高精度で実施することが可能になる。
枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置の概略を示す。 歪み測定装置の構成を示す。 ウェーハの平面図であり、測定除外領域と、測定領域とを示す。
　以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　上述のように、表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みの評価方法において、測定時の外周部のノイズの影響を低減し、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みを正確に評価する方法が求められていた。
　本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みの評価方法であって、前記表面に多結晶膜が形成されたウェーハとして、シリコン単結晶基板の表面に多結晶膜が形成されたウェーハを用い、前記多結晶膜の表面を除去する前処理をし、その後、前記ウェーハの外周の裏面から赤外レーザーを入射させ、前記ウェーハを透過した後の前記赤外レーザーの偏光度から前記ウェーハの外周歪みを評価するウェーハの外周歪みの評価方法により、外周部のノイズの影響を低減し、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みを正確に評価できることを見出し、本発明を完成した。
　以下、図面を参照して説明する。
　本発明に係るウェーハ外周歪みの評価方法が対象とする多結晶膜が形成されたウェーハはどのような方法で製造されたものでもよい。例えば、以下に述べるエピタキシャルウェーハ製造装置を用いて製造することができる。
　先ず、図１を参照して枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置の構成を説明する。図１のエピタキシャルウェーハ製造装置１は、シリコン単結晶基板等のウェーハＷが１枚ずつ投入されて、投入された１枚のウェーハＷの主表面上にシリコン単結晶膜や多結晶シリコン膜等の膜を気相成長させる装置である。詳しくは、エピタキシャルウェーハ製造装置１は、処理対象となるウェーハＷが投入される反応炉２と、反応炉２内に配置されて投入されたウェーハＷを水平に支持するサセプタ３と、反応炉２を囲むように配置されて反応炉２内を加熱する加熱部６とを含んで構成される。
　サセプタ３は例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）によりコーティングされた黒鉛からなり、円盤状の形状である。サセプタ３の上面には、ウェーハＷを水平に載置するための、ウェーハＷの径よりも数ミリ程度大きい凹形状（平面視で円状）のポケット部３ａが形成されている。ポケット部３ａの深さは、ウェーハＷの厚さと同程度となっている。図１の例では、ポケット部３ａは、ウェーハＷの外周部は接触するがそれ以外の部分は接触しないように底面が段差形状に形成されているが、ウェーハＷの裏面の全部がポケット部３ａの底面に接触するように形成されてもよい。サセプタ３はその中心軸回りに回転可能に設けられる。
　反応炉２の一端側には、反応炉２内のウェーハＷの主表面上に各種ガスを供給するためのガス供給口４が形成されている。また、反応炉２の、ガス供給口４と反対側には、ウェーハＷの主表面上を通過したガスを排出するためのガス排出口５が形成されている。加熱部６は、例えば反応炉２の上下それぞれに設けられたハロゲンランプとすることができる。
　次に、図２を参照して、ウェーハの外周歪みを測定する装置の構成を説明する。図２の測定装置１０は、ＳＩＲＤ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　Ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を原理とした装置として構成されている。詳しくは、測定装置１０は、測定対象のウェーハＷの歪み測定部位に赤外レーザー３１を入射させるレーザー発生部１１と、赤外レーザー３１が入射されたウェーハＷから透過してくる光３２の偏光成分（Ｐ偏光成分、Ｓ偏光成分）を検出する検出部１２と、検出部１２で検出した偏光成分に基づいて偏光度の変化（偏光変位量）を算出し、その偏光度の変化に基づいて歪みの位置及び歪み量の算出等の処理を行う処理部１３とを備えている。
　次に、本実施形態の歪み評価の手順を説明する。先ず、歪みの評価対象のウェーハを準備する。準備するウェーハとして表面に多結晶シリコン膜を形成したウェーハを準備する。多結晶シリコン膜は例えば図１に例示する枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置１を用いて形成すればよい。この場合、例えばシリコン単結晶基板として構成されたウェーハＷをサセプタ３のポケット部３ａに載置した状態で、加熱部６によりウェーハＷを所定温度に加熱しつつ、ガス供給口４から多結晶シリコン膜の原料となるガス（例えばトリクロロシラン）及びキャリアガス（例えば水素ガス）を反応炉２内に供給して、ウェーハＷの表面に所定膜厚の多結晶シリコン膜を成長させる。これにより、表面に多結晶シリコン膜を有したウェーハＷが得られる。
　次に、ウェーハＷの多結晶シリコン膜の表面を除去する、前処理を行う。除去の方法は限定されない。ウェーハＷの多結晶シリコン膜の表面を除去することによって、測定時の外周部のノイズの影響を低減でき、ウェーハの外周歪みの評価を正確に行うことができる。
　例えば、ウェーハＷの多結晶シリコン膜の表面を研磨、及び／又は、エッチングにより除去し、歪み測定を行う。歪み測定の前に研磨を行うことで、多結晶シリコン膜の表面を平滑化し、測定時の外周部のノイズの影響を低減でき、ウェーハの外周歪みの評価を正確に行うことができる。また、歪み測定の前にエッチングを行うことで、多結晶シリコン膜の表面膜厚を薄膜化し、測定時の外周部のノイズの影響を低減でき、ウェーハの外周歪みの評価を正確に行うことができる。
　研磨により多結晶膜の表面の除去を行う場合、研磨で除去する厚さを０．２μｍ以上とし、エッチングにより行う場合、エッチングで除去する厚さを０．５μｍ以上とすることで、より効果的にノイズの影響を低減でき、評価をより正確に行うことができる。また、多結晶膜表面の除去量の上限は特に限定されないが、スループット（生産性）の観点から１０μｍ程度とすることが好ましい。
　ここで、研磨の方法は、公知の基板研磨方法を採用することができる。また、エッチングは、気相エッチングや液相エッチングを採用することができるが、表面を除去することができれば、どのような方法で実施してもよい。例えば、気相エッチングの場合、エッチングガスとして塩化水素を使うことができ、液相エッチングの場合、エッチング液としてフッ酸や硝酸を使うことができる。
　歪みの測定においては、サセプタ３と接触する裏面外周部に歪みが発生しやすいので、赤外レーザー３１をウェーハＷの裏面外周部に入射させる。
　また、ウェーハＷにおける歪み測定領域２２（図３参照）は、ウェーハＷの外周部を含む領域とし、具体的には、測定除外領域２１の内周側の境界線から径方向に所定幅（例えば４ｍｍの幅）の領域とする。歪み測定領域２２は、ウェーハＷの最外周２０内部の円周方向に全周に亘る領域（つまりリング状の領域）としてもよいし、円周方向の一部領域としてもよい。そして、赤外レーザー３１の入射位置を、歪み測定領域２２内でスキャン（走査）することで、歪み測定領域２２における歪み位置及び歪み量を評価する。
　以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。
　（実施例１）
　まず、表面の研磨によるウェーハ外周部の歪みの測定手法において、従来の測定対象であったエピタキシャルウェーハと多結晶膜を研磨によって除去した多結晶膜が形成されたウェーハそれぞれの外周歪み量を測定し、歪み量の一致率について調査した。
　ウェーハの直径は３００ｍｍであり、エピタキシャルウェーハは枚葉式エピタキシャルウェーハ製造装置によって反応し作製した。エピタキシャルウェーハ製造装置の反応炉内のサセプタにウェーハを１枚ずつ投入し、加熱部によりウェーハを所定温度（１１００℃）に加熱しつつ、ガス供給口から原料となるガス（トリクロロシラン）やキャリアガス（水素）を供給することで、投入されたウェーハの表面上に膜厚が５μｍのシリコン単結晶膜を気相成長させた。一方、多結晶膜が形成されたウェーハについてもエピタキシャルウェーハと同様の装置を用いて反応するが、加熱温度が２段階になっているのが特徴である。１層目の反応は低温（９００℃）で行い、２層目は高温（１１００℃）で行うことで膜厚が５μｍの多結晶膜を成長させた。その後、下記表１に示す除去量で、多結晶膜の表面を研磨除去する前処理を行った。
　本実施例では、エピタキシャルウェーハと多結晶膜が形成されたウェーハの歪みの一致率を比較したが、ウェーハ外周部の歪みの発生場所はサセプタ等の部材に起因しているため、反応条件の多少の違いでは発生場所は変わらないことが分かっている。そのため、エピタキシャルウェーハで歪みが発生する場所に対して、多結晶膜が形成されたウェーハでの発生場所がどれくらい一致するかを評価した。表１に多結晶膜表面の研磨除去量と歪み量の一致率の関係を示す。
　外周部の歪みの測定での測定領域は、最外周の０．５ｍｍを測定除外領域として歪み測定幅を４ｍｍとした。測定間隔は周方向２ｍｍ、径方向１ｍｍである。
　（比較例１）
　多結晶膜表面を研磨除去しなかった（除去量０μｍ）こと以外の条件は実施例１と同様として評価を行った。その結果、一致率は４２％であり一致率が十分ではなかった。
　表１のように、研磨による多結晶膜の除去量を、０．１μｍ、０．２μｍ、０．４μｍ、０．８μｍ、１．６μｍ、４．０μｍとしたウェーハを作製し、歪み発生量の一致率を比較した。その結果、多結晶膜表面の研磨除去量を０．１μｍとすると一致率は７８％となり、０．２μｍ以上にすることで一致率はさらに向上し、９０％以上になった。多結晶膜表面の研磨除去量が０．２μｍ以上で一致率が９０％以上となったことから、外周部のノイズが除去でき高精度に歪み量を評価可能である。
　以上のとおり、本発明の実施例によれば、多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪み評価を高精度で実施できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（実施例２）
　気相エッチングにより多結晶膜表面の除去を行い、ウェーハ外周部の歪みの評価を行った。実施例１の多結晶膜の表面を０．８μｍ研磨した多結晶膜が形成されたウェーハと、多結晶膜をエッチングによって除去した多結晶膜が形成されたウェーハそれぞれの外周歪み量を測定し、歪み量の一致率について調査した。
　多結晶膜が形成されたウェーハの作製方法は実施例１と同様であり、気相エッチングはエピタキシャルウェーハ製造装置の反応炉内での多結晶膜成長後に、上記反応炉内にエッチングガス（塩化水素）を供給することで行った。表２に多結晶膜表面の気相エッチング除去量と歪み量の一致率の関係を示す。
　外周部の歪みの測定での測定領域は、実施例１と同様である。
　（実施例３）
　液相エッチングにより多結晶膜表面の除去を行い、ウェーハ外周部の歪みの評価を行った。実施例１の多結晶膜の表面を０．８μｍ研磨した多結晶膜が形成されたウェーハと、多結晶膜をエッチングによって除去した多結晶膜が形成されたウェーハそれぞれの外周歪み量を測定し、歪み量の一致率について調査した。
　多結晶膜が形成されたウェーハの作製方法は実施例１と同様であり、液相エッチングはウェーハを反応炉から取り出した後にエッチング液（フッ酸）を用いて行った。表３に多結晶膜表面の液相エッチング除去量と歪み量の一致率の関係を示す。
　外周部の歪みの測定での測定領域は、実施例１と同様である。
　（比較例２）
　多結晶膜表面を除去しなかった（除去量０μｍ）こと以外の条件は実施例１と同様とした場合の一致率は４５％であり一致率が十分ではなかった。
　表２のように、気相エッチングによる多結晶膜の除去量を０．２μｍ、０．４μｍ、０．５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、３．０μｍとしたウェーハを作製し、歪み発生量の一致率を比較した。その結果、多結晶膜表面のエッチング除去量を０．２μｍ以上とすると一致率は６０％以上となり、０．５μｍ以上とすることで一致率はさらに向上し、９０％以上となった。多結晶膜表面のエッチング除去量が０．５μｍ以上で一致率が９０％以上となったことから、外周部のノイズが除去でき高精度に歪み量を評価可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表３のように、液相エッチングによる多結晶膜の除去量を０．２μｍ、０．４μｍ、０．５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、３．０μｍとしたウェーハを作製し、歪み発生量の一致率を比較した。その結果、多結晶膜表面のエッチング除去量を０．２μｍ以上とすると一致率は６０％以上となり、０．５μｍ以上とすることで一致率はさらに向上し、９０％以上となった。多結晶膜表面のエッチング除去量が０．５μｍ以上で一致率が９０％以上となったことから、外周部のノイズが除去でき高精度に歪み量を評価可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　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ても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (5)

  1. 　表面に多結晶膜が形成されたウェーハの外周歪みの評価方法であって、
    　前記表面に多結晶膜が形成されたウェーハとして、シリコン単結晶基板の表面に多結晶膜が形成されたウェーハを用い、
    　前記多結晶膜の表面を除去する前処理をし、
    　その後、前記ウェーハの外周の裏面から赤外レーザーを入射させ、
    　前記ウェーハを透過した後の前記赤外レーザーの偏光度から前記ウェーハの外周歪みを評価することを特徴とするウェーハの外周歪みの評価方法。
  2. 　前記前処理を、研磨、及び／又は、エッチングにより行うことを特徴とする請求項１に記載のウェーハの外周歪みの評価方法。
  3. 　前記前処理を、研磨により行い、表面を厚さ０．２μｍ以上研磨除去することを特徴とする請求項２に記載のウェーハの外周歪みの評価方法。
  4. 　前記前処理を、エッチングにより行い、表面を厚さ０．５μｍ以上エッチング除去することを特徴とする請求項２に記載のウェーハの外周歪みの評価方法。
  5. 　前記前処理を、気相エッチング、及び／又は、液相エッチングで行うことを特徴とする請求項２又は４に記載のウェーハの外周歪みの評価方法。
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