(57)【要約】【課題】デバイスプロセス工程において欠陥が発生する可能性が高いウェーハであるか否かを容易且つ適切に評価することのできる技術を提供する。【解決手段】ウェーハＷに対して、ケミカルドライエッチングを行い（ステップＳ２）、ケミカルドライエッチングを行ったウェーハＷの端面部の外観をＳＥＭにより観察し（ステップＳ３）、ウェーハＷの端面部の観察結果に基づいて、ウェーハＷがデバイスプロセスにおいて、欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価する（ステップＳ４）ようにする。デバイスプロセスの欠陥の発生と関連性が強い、ドライエッチングを行った際のウェーハＷの端面部の外観を観察するようにしているので、ウェーハＷがデバイスプロセスにおいて欠陥を発生させる可能性が高いか否かを適切に評価することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のウェーハに対して、ドライエッチングを行うドライエッチングステップと、ドライエッチングを行った前記ウェーハの端面部の外観を観察する外観観察ステップと、前記ウェーハの前記端面部の観察結果に基づいて、前記ウェーハが所定のデバイスプロセスにおいて、前記端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価する評価ステップとを有するウェーハ評価方法。
【請求項２】
前記評価ステップにおいては、前記ウェーハの前記端面部における欠陥の発生の状態に基づいて、前記デバイスプロセスにおいて、前記端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価する請求項１に記載のウェーハ評価方法。
【請求項３】
前記ウェーハに対して熱処理を行う熱処理ステップを更に備え、前記ドライエッチングステップは、前記熱処理ステップ後に実行する請求項１又は請求項２に記載のウェーハ評価方法。
【請求項４】
前記熱処理ステップにおいて、前記ウェーハを６００℃以上に加熱する請求項３に記載のウェーハ評価方法。
【請求項５】
前記観察ステップにおいては、前記ウェーハの前記端面部の全周を観察する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のウェーハ評価方法。
【請求項６】
前記ウェーハは、前記デバイスプロセスの対象となる複数のウェーハの集合の中から選択されたウェーハである請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のウェーハ評価方法。
【請求項７】
前記ウェーハは、エピタキシャルウェーハ、アニールウェーハ、又はポリッシュドウェーハである請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のウェーハ評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハが所定のデバイスを作成するプロセス（デバイスプロセス）において欠陥を発生させるものであるかを評価するウェーハ評価方法に関し、ウェーハの端面部における欠陥の発生についての評価を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定のウェーハ製造プロセスやデバイスプロセスにより製造されたウェーハに対して欠陥が発生しているかを評価する評価方法が用いられている。
【０００３】
このような評価方法としては、例えば、ウェーハに対してエッチングを行うことにより評価する種々の評価方法が知られている。
【０００４】
例えば、単結晶シリコンの結晶欠陥を検出するために、エッチング速度を高めたプラズマエッチングを行う技術が知られている（例えば、特許文献１）。また、Ｓｉウェーハ表面近傍の微小な酸素析出欠陥等の結晶欠陥を検出するために、結晶欠陥に対して高選択比の異方性エッチングをする技術が知られている(例えば、特許文献２)。また、亀裂等の欠陥の角部が丸められることなく亀裂等の欠陥の境目が不明瞭とならないようにするために異方性エッチングを行う技術が知られている(例えば、特許文献３)。
【０００５】
一方、ウェーハ上に、多数のトランジスタを形成するような場合があるが、デバイスプロセスでのウェーハ加工処理においては、ウェーハの端面部にも各種の膜が形成され、端面部において欠陥が発生することがある。近年、端面部の欠陥によって、端面部に形成される膜が剥離したり、塵が発生したりすることにより、デバイス歩留りとデバイス性能の劣化をもたらし、また、デバイスプロセスを汚染させることが良く知られている。最近、デバイス構造の微細化が進み、より微小な膜の剥離や、微小な塵であっても、その影響が益々、甚大になっている。特に、ウェーハの中央部に対し、ウェーハの外周部は、素子の取数が多く、ウェーハの外周部の歩留りは、ウェーハ全体の歩留りに大きく影響する。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−４１７７１号公報
【特許文献２】特開２０００−５８５０９号公報
【特許文献３】特開２００４−３０１６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、デバイスプロセスでのウェーハの加工処理により、ウェーハの端面部にも各種の膜が形成され、場合によっては、ウェーハの端面部に欠陥が発生することがある。
【０００８】
デバイスプロセスへ投入する前に、ウェーハの端面部に明らかな欠陥がある場合、デバイスプロセスで膜剥がれや塵を発生させる要因になることは、容易に予測可能であり、直接観察で評価することも可能である。一方、デバイスプロセスに投入する前には、ウェーハの端面部に欠陥がなかったとしても、ウェーハを実際にデバイスプロセスに投入した後に、ウェーハの端面部に欠陥が発生すれば、上記同様に膜剥がれや塵を発生させる要因となる。このため、デバイスプロセスへ投入された後にウェーハの端面部に欠陥が発生する可能性が高いか低いかを前もって把握できることは非常に重要である。
【０００９】
そこで、実際にデバイスプロセスを実行することなく、ウェーハをデバイスプロセスへ投入した後において、ウェーハの端面部に欠陥が発生する可能性が高いか否かを容易に評価できる技術が要請される。
【００１０】
上記した特許文献１乃至特許文献３には、実際のデバイスプロセスを実行することなく、ウェーハをデバイスプロセスへ投入した後において、ウェーハの端面部に欠陥が発生する可能性を評価できる技術は何ら開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、実際のデバイスプロセスを実行することなく、ウェーハをデバイスプロセスへ投入した後において、端面部に欠陥が発生する可能性が高いウェーハであるか否かを容易且つ適切に評価することのできる技術を提供することにある。
【００１２】
本発明は、デバイスプロセスへ投入する前のウェーハの端面部に明らかな欠陥がある場合、デバイスプロセスでの膜剥がれや塵の発生の要因になるのと同じ原理で、ウェーハをデバイスプロセスへ投入した後、ウェーハの端面部に欠陥が発生すれば、デバイスプロセスでの膜剥がれや塵の発生の要因になるとの知見と、ウェーハにドライエッチングをした場合におけるウェーハの端面部の欠陥の発生状態が、ウェーハをデバイスプロセスに投入した後におけるウェーハの端面部の欠陥の発生状態と関連があるとの知見とに基づいてなされたものである。
【００１３】
本発明の第１の観点に係るウェーハ評価方法は、所定のウェーハに対して、ドライエッチングを行うドライエッチングステップと、ドライエッチングを行ったウェーハの端面部の外観を観察する外観観察ステップと、ウェーハの端面部の観察結果に基づいて、ウェーハが所定のデバイスプロセスにおいて、端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価する評価ステップとを有する。係る評価方法によると、デバイスプロセスにおける欠陥の発生状態と関連するドライエッチングを行なった際のウェーハの端面部の外観を観察するようにしているので、デバイスプロセスにおいて端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かを適切に評価することができる。
【００１４】
上記ウェーハ評価方法の評価ステップ工程においては、ウェーハの端面部における欠陥の発生の状態に基づいて、ウェーハをデバイスプロセスへ投入した後において、ウェーハの端面部に欠陥を発生させる可能性があるか否かを評価するようにしてもよい。係る評価方法によると、ウェーハをデバイスプロセスへ投入した後、ウェーハの端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かをより適切に評価することができる。
【００１５】
また、上記ウェーハ評価方法において、ウェーハに対して熱処理を行う熱処理ステップを更に備え、ドライエッチングステップは、前記熱処理ステップ後に実行するようにしてもよい。係る評価方法によると、熱処理ステップにより、ウェーハに付着していた、例えば、有機物等の汚染物を適切に除去することができ、ドライエッチングステップにおいて、汚染物による悪影響を防止することができ、評価を適切に行うことができる。
【００１６】
また、上記ウェーハ評価方法の熱処理ステップにおいて、ウェーハを６００℃以上に加熱するようにしてもよい。係る評価方法によると、ウェーハに付着した有機物を適切に除去することができる。
【００１７】
また、上記ウェーハ評価方法の観察ステップにおいては、ウェーハの端面部の全周を観察するようにしてもよい。係る評価方法によると、全周を観察するので、ウェーハをデバイスプロセスへ投入した後において、ウェーハの端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かをウェーハの全周にわたって適切に評価することができる。
【００１８】
また、上記ウェーハ評価方法において、ウェーハは、デバイスプロセスの対象となる複数のウェーハの集合の中から選択されたウェーハであってもよい。係る評価方法によると、デバイスプロセスの対象となる複数のウェーハの中から選択されたウェーハについての欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価することができ、これに基づいて他のウェーハについて欠陥を発生させる可能性が高いか否かを想定することができる。
【００１９】
また、上記ウェーハ評価方法において、ウェーハは、エピタキシャルウェーハ、アニールウェーハ、又はポリッシュドウェーハであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２１】
本発明の一実施形態に係るウェーハ評価方法を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るウェーハ評価方法のフローチャートである。
【００２３】
ウェーハ評価方法において、例えば、同一又は類似の工程により作成されたウェーハ集合（例えば、ロット）から選択された一部（例えば、１枚）のウェーハを用いて評価を行う。
【００２４】
本実施形態では、評価対象となるウェーハは、単結晶のインゴットから切断されたウェーハに対して、砥粒で研磨し、化学的方法により表面処理を施し、研磨砥粒液を使用してケミカル−メカニカルポリッシュを行ったポリッシュドウェーハであってもよく、アニール処理を行ったアニールウェーハであってもよく、ポリッシュドウェーハの表面にシリコン層を気相成長させたエピタキシャルウェーハであってもよい。
【００２５】
まず、評価対象のウェーハに対して、熱処理ステップを実行する(ステップＳ１)。 
【００２６】
熱処理ステップでは、例えば、アニール炉等の熱処理装置により、酸素含有雰囲気中でウェーハＷに対して、所定時間（例えば、５分）以上、所定温度（例えば、６００℃）以上となるように加熱処理を実行する。
【００２７】
例えば、ウェーハＷは、評価方法を実行する前においては、ウェーハカセットにウェーハＷの端面部が接触している状態で収容されている。このため、ウェーハの端面部には、ウェーハカセットの部材との接触によってその部材の一部が付着している可能性もある。上記した熱処理ステップによると、このように付着した部材の一部を確実に昇華させることができ、後続のプロセスにおける付着した部材による影響を除去することができる。このため、所定の温度としては、ウェーハカセットの部材の組成に応じて決定することができる。すなわち、所定の温度としては、ウェーハカセットのウェーハＷと接触する部材の昇華温度よりも高い温度であればよい。
【００２８】
次に、熱処理ステップで熱処理されたウェーハＷに対してＣＤＥ（Chemical Dry Etcher）プロセスを実行する(ステップＳ２)。
【００２９】
ここで、ＣＤＥプロセスに使用するケミカルドライエッチャ（ＣＤＥ）について説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に係るケミカルドライエッチャの概念図である。
【００３１】
本実施形態のケミカルドライエッチャ１は、マイクロ波でエッチングガスを励起してダウンフローエッチングを行う装置である。
【００３２】
ケミカルドライエッチャ１は、ウェーハＷをエッチングするためのエッチング室２と、エッチング室２に設けられ、ウェーハＷを固定して載置可能なチャック３と、励起された中性活性種を含むエッチングガスをエッチング室２内に導入するための輸送管４と、エッチング室２内でウェーハＷの周囲を通過したガスを排気するための排気孔５とを有する。
【００３３】
ＣＤＥプロセスでは、ケミカルドライエッチャ１において、熱処理されたウェーハＷをチャック３に載置した後、例えば、ＣＦ４及びＯ２を含むエッチングガスをマイクロ波によって励起し、励起されて中性活性種を含むエッチングガスをエッチング室２内に輸送管４を介して供給する。
【００３４】
輸送管４からエッチング室２内に供給されたエッチングガスは、チャック３に載置されたウェーハＷの周囲を流れることになる。このとき、ウェーハＷ上においては、ＳｉＯ２＋２ＣＦ２→ＳｉＦ４↑＋２ＣＯ↑や、ＳｉＯ２＋４Ｆ→ＳｉＦ４↑＋２Ｏ↑に示される反応が起こり、ウェーハＷ上のＳｉＯ２がエッチングされる。ウェーハＷの周囲を通った未反応のエッチングガスや、反応により生じたガスは、チャック３の周囲を通って、排気孔５を介して外部へ排気される。
【００３５】
ＣＤＥプロセスの実行後には、エッチングされたウェーハＷの端面部の周囲全体をＳＥＭにより観察する（ステップＳ３）。
【００３６】
図３は、ウェーハの観察及びウェーハに発生した欠陥を説明する図である。
【００３７】
本実施形態では、図３Ａに示すようにウェーハＷの端面部Ｗｅの先端部ＷａをＸ方向からＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により観察し、ＳＥＭによるウェーハＷの端面部Ｗｅの周囲全体の観察画像を画像データとして生成して表示出力する。
【００３８】
次いで、ＳＥＭによる観察画像の観察結果に基づいて、ウェーハＷがデバイスプロセスへ投入した後において、ウェーハＷの端面部Ｗｅに欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価する（ステップＳ４）。例えば、図３Ｂに示すように、ウェーハＷの端面部Ｗｅの先端部Ｗａに比較的多くのピット状の欠陥が発生している場合には、本実施形態では、デバイスプロセスへ投入した後においてウェーハＷの端面部Ｗｅに欠陥を発生させる可能性が高いと評価する。ここで、ウェーハＷの端面部Ｗｅに欠陥を発生させる可能性が高いことは、ウェーハＷに形成されるデバイスに欠陥を発生させる可能性が高いことを意味する。
【００３９】
本実施形態では、ウェーハＷが欠陥を発生させる可能性が高いと評価された場合には、同一のロットの他のウェーハＷについても、同様にデバイスプロセスへ投入した後において、ウェーハの端面部に欠陥を発生させる可能性が高いと考えられるので、これらウェーハＷをデバイスプロセスの投入対象から外すこととする。これにより、デバイスプロセスへ投入されると欠陥が発生する可能性が高いウェーハをデバイスプロセスへ投入する前に除外することができるので、無駄となる処理の実行を適切に防止することができる。
【００４０】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限られず、他の様々な態様に適用可能である。例えば、上記実施形態では、ケミカルドライエッチングによりウェーハをエッチングするようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、プラズマから生成されたイオンを加速して衝撃させることによりエッチングを行う反応性イオンエッチングによりウェーハをエッチングするようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、ＳＥＭにより観察していたが、本発明はこれに限られず、光学顕微鏡により観察するようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、熱処理を行った後、ＣＤＥプロセスを実行するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、熱処理を行わないようにしてもよい。また、上記実施形態では、ロット単位毎に、ウェーハを一枚取り出して評価するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、同一のラインにより製造される複数のロットについて、ウェーハを一枚取り出して評価するようにしてもよく、要は、少なくとも類似の傾向が考えられる複数のウェーハを単位として、一部のウェーハを取り出して評価するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、コンピュータにより観察画像を解析し、ウェーハＷがデバイスプロセスへ投入した後、ウェーハの端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価するようにしていたが、本発明はこれに限られず、人間がウェーハの画像を観察し、更にウェーハＷがデバイスプロセスへ投入した後、ウェーハの端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価するようにしてもよい。また、コンピュータが観察画像を解析し、人間が観察画像の解析結果に基づいて、ウェーハＷがデバイスプロセスへ投入した後、ウェーハの端面部に欠陥を発生させる可能性が高いか否かを評価するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るウェーハ評価方法のフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態に係るケミカルドライエッチャの概念図である。
【図３】ウェーハの観察及びウェーハに発生した欠陥を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ケミカルドライエッチャ、２ エッチング室、３チャック、４ 輸送管、５排気孔、Ｗ ウェーハ、Ｗｅ 端面部、Ｗａ先端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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