(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＴＩＲ法によってシリコンウェーハにおける０．３μｍ以下の膜厚変化を測定するための膜厚測定方法であって、
前記膜厚変化を測定する面に所定の膜厚とされる測定用の補助膜を成膜する補助膜形成工程と、
該補助膜の膜厚を測定する補助膜厚測定工程と、
前記膜厚変化後に前記補助膜および前記補助膜上の膜厚変化を同時に合算膜厚として測定する測定工程と、
該測定工程の結果および前記補助膜厚測定工程の結果から膜厚変化を算出する算出工程と、
を有することを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の膜厚測定方法において、前記測定工程で測定する膜厚変化が、エピタキシャルウェーハ製造時にウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜する表面エピタキシャル層形成工程におけるウェーハ裏面の裏面デポによる膜厚変化とされることを特徴とする膜厚測定方法。
【請求項３】
ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜したエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記ウェーハ裏面に所定の膜厚とされる測定用の補助膜を成膜する補助膜形成工程と、
該補助膜の膜厚をＦＴＩＲ法によって測定する補助膜厚測定工程と、
前記ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜する表面エピタキシャル層成膜工程と、
該表面エピタキシャル層成膜工程後に前記補助膜および該補助膜上の裏面デポによる膜厚変化をＦＴＩＲ法によって測定する測定工程と、
該測定工程の結果および前記補助膜厚測定工程の結果から前記裏面デポによる０．３μｍ以下の膜厚変化を算出する算出工程と、
を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記測定工程における膜厚変化の測定がウェーハ周縁部で、周縁から直径方向１〜１０ｍｍの範囲でのみおこなわれることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記測定工程における膜厚変化の測定がウェーハ周方向において、中心角１５°ピッチでおこなわれることを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
請求項３から５のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハの製造方法により得られた裏面デポの膜厚変化によりエピタキシャルウェーハの適不適の判定をおこなう判定工程を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜厚測定方法、エピタキシャルウェーハ製造方法、および、エピタキシャルウェーハに係り、特に、裏面デポに対応可能なエピタキシャルウェーハの製造に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶からなるシリコンウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜したエピタキシャルウェーハの製造における問題点の一つとして、裏面デポの生成がある。すなわち、エピタキシャル成長炉内において、エピタキシャル成長させるシリコンウェーハは、裏面がサセプタと称されるウェーハ支持台上で部分的に支持されている。このため、裏面と支持台との非接触部分では、エピタキシャル成長時にエピタキシャル成長炉に供給される反応ガスが裏面に回り込むことがある。
【０００３】
このように裏面に回り込んだ反応ガスにより、シリコンウエ−ハの表面のみならず裏面においてもエピタキシャル成長あるいはポリシリコン成長が発生し、結果的に、ウェーハ裏面側に成膜されてしまういわゆる裏面デポが形成される（特許文献１）。
このような裏面デポの厚みは、例えば０.０４μｍと非常に薄いものである。
【０００４】
また、シリコンウェーハのエピタキシャル層の膜厚は、一般的に、ＦＴＩＲ（Fourier Transforn Infrared）法によって測定される。これは、ウェーハ表面に照射した赤外線によって、ウェーハとエピタキシャル層との不純物濃度の差からエピタキシャル層の膜厚を測定するものである（特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−２７５７７６号公報００１０段
【特許文献２】特開２００３−１０９９９１号公報０００２段
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＦＴＩＲ法によってエピタキシャル膜の膜厚を測定する場合、エピタキシャル膜の表面からの反射による影響が大きいため、ＦＴＩＲ法によって測定できる膜厚の下限は０.３μｍである。したがって、ＦＴＩＲ法では、０.０４μｍと非常に薄い、エピタキシャルウエーハの裏面に生成した裏面デポの膜厚を測定することはできないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．裏面デポの膜厚測定を可能とすること。
２．裏面デポによる平坦度のばらつき解消を図ること。
３．裏面デポの影響のないエピタキシャルウェーハを判別可能とすること。
４．裏面デポの影響のないエピタキシャルウェーハを提供可能とすること。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の膜厚測定方法は、ＦＴＩＲ法によってシリコンウェーハにおける０．３μｍ以下の膜厚変化を測定するための膜厚測定方法であって、
前記膜厚変化を測定する面に所定の膜厚とされる測定用の補助膜を成膜する補助膜形成工程と、
該補助膜の膜厚を測定する補助膜厚測定工程と、
前記膜厚変化後に前記補助膜および前記補助膜上の膜厚変化を同時に合算膜厚として測定する測定工程と、
該測定工程の結果および前記補助膜厚測定工程の結果から膜厚変化を算出する算出工程と、
を有することにより上記課題を解決した。
本発明の膜厚測定方法は、上記の膜厚測定方法において、前記測定工程で測定する膜厚変化が、エピタキシャルウェーハ製造時にウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜する表面エピタキシャル層形成工程におけるウェーハ裏面の裏面デポによる膜厚変化とされることができる。
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜したエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記ウェーハ裏面に所定の膜厚とされる測定用の補助膜を成膜する補助膜形成工程と、
該補助膜の膜厚をＦＴＩＲ法によって測定する補助膜厚測定工程と、
前記ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜する表面エピタキシャル層成膜工程と、
該表面エピタキシャル層成膜工程後に前記補助膜および該補助膜上の裏面デポによる膜厚変化をＦＴＩＲ法によって測定する測定工程と、
該測定工程の結果および前記補助膜厚測定工程の結果から前記裏面デポによる０．３μｍ以下の膜厚変化を算出する算出工程と、
を有することが可能である。
また、本発明では、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記測定工程における膜厚変化の測定がウェーハ周縁部で、周縁から直径方向１〜１０ｍｍの範囲でのみおこなわれる手段を採用することもできる。
また、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記測定工程における膜厚変化の測定がウェーハ周方向において、中心角１５°ピッチでおこなわれることができる。
本発明においては、上記のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法により得られた裏面デポの膜厚変化によりエピタキシャルウェーハの適不適の判定をおこなう判定工程を有することが望ましい。
【０００８】
本発明の本発明の膜厚測定方法は、ＦＴＩＲ法によってシリコンウェーハにおける０．３μｍ以下の膜厚変化を測定するための膜厚測定方法であって、
前記膜厚変化を測定する面に所定の膜厚とされる測定用の補助膜を成膜する補助膜形成工程と、
該補助膜の膜厚を測定する補助膜厚測定工程と、
前記膜厚変化後に前記補助膜および前記補助膜上の膜厚変化を測定する測定工程と、
該測定工程の結果および前記補助膜厚測定工程の結果から膜厚変化を算出する算出工程と、
を有することにより、従来ＦＴＩＲ法では測定できなかった０．３μｍ以下の変化した膜厚（膜厚変化）を、あらかじめエピタキシャル成長によって補助膜を被測定部分である膜厚変化の発生する膜厚変化部分の全域に形成し、この補助膜のみの膜厚を測定しておくことにより、膜厚変化の発生後にこの膜厚変化部分の膜厚と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定し、この合算膜厚から前記補助膜のみの膜厚を除いて求めることにより変化した膜厚を得ることができる。
【０００９】
この際、シリコンウェーハと、補助膜とは、ＦＴＩＲ法によって検出可能な不純物の濃度差を有することが必要である。
シリコン単結晶からなるシリコンウェーハの主表面上にエピタキシャル成長によってシリコンからなる補助膜を形成させた際には、例えばＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared）法等によって補助膜の厚さ（膜厚）の測定が行われる。
【００１０】
図３は本発明におけるＦＴＩＲ法での膜厚測定を説明するための模式図である。
ＦＴＩＲ法とは、図３に示すように、ＣＺ（チョクラルスキー）法等によって引き上げられたシリコン単結晶からスライス、ラッピング、研削、エッチング、研磨等の工程を経て得られた研磨ウェーハ（基板）ＰＷ上にエピタキシャル成長によって形成された補助膜Ａを有するウェーハの主表面に赤外光Ｌ１を照射し、補助膜Ａの表面ＳＡで反射する反射光Ｌ２と、補助膜Ａと基板ＰＷとの界面（境界）Ｓ２で反射する反射光Ｌ３とを検出器（図示略）に入射させ、それらの光路差を測定して補助膜Ａの膜厚Ｔａを検出する方法である。
【００１１】
このＦＴＩＲ法では、基板ＰＷと補助膜Ａとの界面Ｓ２で光線を反射させる必要があるため、通常、基板ＰＷと補助膜Ａとの間には、不純物濃度の差が設定される。
具体的には、基板ＰＷに不純物が５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度以上の高濃度にドープされることが好ましい。また、補助膜Ａの不純物濃度は、例えば１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度以下の低濃度とされることができる。
ここで、ｐ型ウェーハの場合、不純物はＢ等とされ、Ｎ型ウェーハの場合、不純物はＰＢ、Ａｓ、Ｓｂ等とされる。
【００１２】
さらに、具体的には、基板ＰＷは、ｐ＋＋タイプ、ｐ＋タイプとされることができ、補助膜Ａは、ｐ−タイプとすることができる。
ここで、ｐ＋＋タイプとは不純物濃度が１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度で、抵抗値が１０（ｍΩ・ｃｍ）以下の低抵抗のものをいい、ｐ＋タイプとは不純物濃度が１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度で、抵抗値が１０〜１００（ｍΩ・ｃｍ）程度のものをいい、ｐ−タイプとは不純物濃度が１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度で、抵抗値が０.１（Ω・ｃｍ）以上のものを意味している。
【００１３】
膜厚変化の発生後に膜厚変化部分と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定する際にも、上述した補助膜の膜厚測定と同様にＦＴＩＲ法によって測定がおこなわれる。
【００１４】
図４は本発明におけるＦＴＩＲ法での膜厚変化部分の膜厚測定を説明するための模式図である。
膜厚変化の発生後に、膜厚変化部分の膜厚と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定する際には、上述した補助膜の膜厚測定と同様にＦＴＩＲ法によって測定がおこなわれる。
すなわち合算膜厚は、ＦＴＩＲ法により、図４に示すように、補助膜Ａの形成された研磨ウェーハ（基板）ＰＷにおいて、膜厚変化部分Ｒの発生する付近に赤外光Ｌ１を照射し、補助膜Ａ上の膜厚変化部分Ｒの表面ＳＲで反射する反射光Ｌ４と、補助膜Ａと基板ＰＷとの界面（境界）Ｓ２で反射する反射光Ｌ５とを検出器（図示略）に入射させ、それらの光路差を測定して補助膜Ａの膜厚Ｔａおよび膜厚変化部分Ｒの膜厚Ｔｒを合算膜厚Ｔｒａとして検出する方法である。
【００１５】
この後、算出工程において、膜厚変化部分Ｒの膜厚Ｔｒは、合算膜厚Ｔｒａと補助膜Ａの膜厚Ｔａとの差として算出される。すなわち、
Ｔｒ ＝ Ｔｒａ − Ｔａ     （１）
として算出される。
【００１６】
本発明本発明の膜厚測定方法は、上記の膜厚測定方法において、前記測定工程で測定する膜厚変化が、エピタキシャルウェーハ製造時にウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜する表面エピタキシャル層形成工程におけるウェーハ裏面の裏面デポによる膜厚変化とされることにより、あらかじめ、デバイス領域となるエピタキシャル層の形成されるウェーハに対して裏面デポの発生するウェーハ裏面にエピタキシャル成長によって補助膜を形成し、エピタキシャル層成膜工程以前にこの補助膜のみの膜厚を測定しておくことにより、エピタキシャル層成膜後に発生した裏面デポ膜厚と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定し、この合算膜厚から前記補助膜のみの膜厚を除いて求めることにより、従来ＦＴＩＲ法では測定できなかった裏面デポによる０．３μｍ以下の膜厚変化の値を正確に得ることが可能となる。
【００１７】
ここで、補助膜の不純物濃度は、裏面デポの不純物濃度、つまり、ウェーハ表面に形成されるエピタキシャル層の設定不純物濃度と同じかほぼ等しい濃度に設定されることが好ましく、これは、裏面デポ膜厚と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定する際に、被測定物である裏面デポと補助膜との界面（境界）でＦＴＩＲ法における赤外線の反射が起きない範囲の不純物濃度範囲に設定されることを意味する。
また、あらかじめ形成する補助膜の膜厚は０．３〜5μｍ程度が好ましく、より好ましくは１〜３μｍ程度、あるいは２μｍとされる。補助膜の膜厚がこの範囲以下であると、ＦＴＩＲ法による合算膜厚の測定が正確におこなわれない可能性があるため好ましくなく、補助膜の膜厚がこの範囲以上であると、補助膜形成工程にかかる時間が増大するとともに補助膜成膜用に必要な成膜ガス等が増大して、作業効率が悪くなるとともに必要なコストが増大するため好ましくない。
【００１８】
ここで、ＦＴＩＲ法による膜厚の検出限界が０．３μ程度であることを説明する。
【００１９】
図５、図６は本発明におけるＦＴＩＲ法でのエピタキシャル層膜厚測定結果を示すグラフである。
ＦＴＩＲ法による光路差の測定結果は、図５に示すように、最外表面ＳＡ位置を示す部分が大きく、エピタキシャル層と基板との界面Ｓ２を示す部分が小さくなる。さらに、最外表面ＳＡ付近では、図６に示すように、０．３μの深さまで、最外表面ＳＡからの反射によって、内部での測定結果が影響を受け、結果的に、不純物濃度差の存在する界面位置を正確に検出することができない。したがって、ＦＴＩＲ法による膜厚の検出限界は０．３μ程度となる。
【００２０】
本発明本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜したエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
前記ウェーハ裏面に所定の膜厚とされる測定用の補助膜を成膜する補助膜形成工程と、
該補助膜の膜厚をＦＴＩＲ法によって測定する補助膜厚測定工程と、
前記ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜する表面エピタキシャル層成膜工程と、
該表面エピタキシャル層成膜工程後に前記補助膜および該補助膜上の裏面デポによる膜厚変化をＦＴＩＲ法によって測定する測定工程と、
該測定工程の結果および前記補助膜厚測定工程の結果から前記裏面デポによる０．３μｍ以下の膜厚変化を算出する算出工程と、
を有することにより、あらかじめ、デバイス領域となるエピタキシャル層の形成されるウェーハに対して裏面デポの発生するウェーハ裏面にエピタキシャル成長によって補助膜を形成し、エピタキシャル層成膜工程以前にこの補助膜のみの膜厚を測定しておくことにより、エピタキシャル層成膜後に発生した裏面デポ膜厚と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定し、この合算膜厚から前記補助膜のみの膜厚を除いて求めることにより、従来ＦＴＩＲ法では測定できなかった裏面デポによる０．３μｍ以下の膜厚変化の値を正確に得ることが可能となる。
【００２１】
図４は本発明におけるＦＴＩＲ法での裏面デポの膜厚変化測定を説明するための模式図である。
エピタキシャル膜成膜後に発生した裏面デポの膜厚（膜厚変化部分）と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定する際には、上述した膜厚測定と同様にＦＴＩＲ法によって測定がおこなわれる。
すなわち合算膜厚は、ＦＴＩＲ法により、図４に示すように、裏面Ｓ２に補助膜Ａの形成された研磨ウェーハ（基板）ＰＷの表面Ｓ１にエピタキシャル成長によって形成されたデバイス領域となるエピタキシャル層Ｅを有するウェーハにおいて、裏面デポの発生するウェーハ裏面Ｓ２の周縁部Ｆに赤外光Ｌ１を照射し、補助膜Ａ上の裏面デポＲの表面ＳＲで反射する反射光Ｌ４と、補助膜Ａと基板ＰＷとの界面（境界）Ｓ２で反射する反射光Ｌ５とを検出器（図示略）に入射させ、それらの光路差を測定して補助膜Ａの膜厚Ｔａおよび裏面デポＲの膜厚Ｔｒを合算膜厚Ｔｒａとして検出する方法である。
【００２２】
この後、算出工程において、裏面デポＲの膜厚Ｔｒは、合算膜厚Ｔｒａと補助膜Ａの膜厚Ｔａとの差として算出される。すなわち、以下の式（１）
Ｔｒ ＝ Ｔｒａ − Ｔａ     （１）
として算出される。
【００２３】
また、また、本発明では、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記測定工程における膜厚変化の測定がウェーハ周縁部で、周縁から直径方向１〜１０ｍｍの範囲でのみおこなわれることにより、裏面デポの発生する可能性のあるウェーハ周縁部のみを測定することで測定工程に要する作業時間を短縮することができるとともに、裏面デポの発生を確実に検出することが可能となる。またこの際、補助膜厚測定工程における補助膜の膜厚測定も、上記のウェーハ周縁部のみとすることが好ましく、補助膜厚測定工程に要する作業時間を短縮することができる。
【００２４】
また、また、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法において、
前記測定工程における膜厚変化の測定がウェーハ周方向において、中心角１５°ピッチでおこなわれることにより、後工程であるデバイス工程において裏面デポの影響を充分予測しうる検出精度とすることが可能になるとともに、測定工程に必要な作業時間を短縮して、エピタキシャルウェーハ製造のトータル時間を短縮しコストを削減することができる。
ここで、中心角１５°ピッチとは、図７に示すように、測定点Ｐを、ウェーハ周縁部においてウェーハ中心からみた角度で、１５°毎に設定することを意味する。これにより、直径３００ｍｍのエピタキシャルウェーハにおいて、２０〜３０ｍｍ角、好ましくは２５ｍｍ角のデバイス製造に対して各デバイスに相当する箇所において必要な裏面デポの測定をおこなうことが可能となる。
【００２５】
またこの際、補助膜厚測定工程における補助膜の膜厚測定も、上記の中心角ピッチのみとすることが好ましく、これにより補助膜厚測定工程に要する作業時間を短縮することができる。
【００２６】
本発明本発明においては、上記のいずれか記載のエピタキシャルウェーハの製造方法により得られた裏面デポの膜厚変化によりエピタキシャルウェーハの適不適の判定をおこなう判定工程を有することにより、上記（１）式によって算出した裏面デポの膜厚Ｔｒが、０．０４μｍ以上であるものは不適、これ以下であれば適合、あるいは、より好ましくは、裏面デポの膜厚Ｔｒが、０．０２μｍ以上であるものは不適、これ以下であれば適合とすることができる。なお、エピタキシャルウェーハの適不適を判断する裏面デポの膜厚Ｔｒは、適応するデバイスによって異なるが、０．０１〜０．２μｍの間で設定することが可能である。
【００２７】
本発明本発明、のエピタキシャルウェーハにおいては、上記のエピタキシャルウェーハの製造方法により製造されたことを特徴とすることにより、裏面デポの影響を低減したエピタキシャルウェーハを製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、従来ＦＴＩＲ法では測定できなかった０．３μｍ以下の変化した膜厚（膜厚変化）を、あらかじめエピタキシャル成長によって補助膜を被測定部分である膜厚変化の発生するウェーハ面の全面に形成し、この補助膜のみの膜厚を測定しておくことにより、膜厚変化の発生後にこの膜厚変化部分の膜厚と補助膜の膜厚とを同時に合算膜厚として測定し、この合算膜厚から前記補助膜のみの膜厚を除いて求めることにより変化した膜厚を得ることができる、という効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る膜厚測定方法、エピタキシャルウェーハの製造方法、および、エピタキシャルウェーハの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における膜厚測定方法、エピタキシャルウェーハの製造方法を示すフローチャートであり、図２は各工程におけるウェーハを示す模式断面図であり、図において、符号Ｗはウェーハである。
【００３０】
本実施形態の膜厚測定方法においては、被測定部分である膜厚変化部分として、エピタキシャルウェーハ製造時に発生する裏面デポの膜厚測定をおこなうものとし、これをエピタキシャルウェーハの製造方法として説明する。
【００３１】
本実施形態のエピタキシャルウェーハの製造方法は、ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜したエピタキシャルウェーハの製造方法であって、図１に示すように、前記ウェーハ裏面に所定の膜厚とされる測定用の補助膜を成膜する補助膜形成工程Ｓ０１と、該補助膜の膜厚をＦＴＩＲ法によって測定する補助膜厚測定工程Ｓ０２と、前記ウェーハ表面にエピタキシャル層を成膜する表面エピタキシャル層成膜工程Ｓ０３と、該表面エピタキシャル層成膜工程後に前記補助膜および該補助膜上の裏面デポによる膜厚変化をＦＴＩＲ法によって測定する測定工程Ｓ０４と、該測定工程の結果および前記補助膜厚測定工程の結果から前記裏面デポによる０．３μｍ以下の膜厚変化を算出する算出工程Ｓ０５と、得られた裏面デポの膜厚変化によりエピタキシャルウェーハの適不適の判定をおこなう判定工程Ｓ０６とを有する。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示すように、ＣＺ（チョクラルスキー）法等によって引き上げられたシリコン単結晶からスライス、ラッピング、研削、エッチング、研磨等の工程を経て得られた研磨ウェーハ（基板）ＰＷを準備する。ここで、研磨ウェーハＰＷは、デバイス領域となるエピタキシャル層を成膜する表面Ｓ１が少なくとも研磨されていれる片面研磨ウェーハであればよい。本実施形態においては、研磨ウェーハＰＷとして、表面Ｓ１，裏面Ｓ２ともに研磨された両面研磨ウェーハとする。
【００３３】
ここで、研磨ウェーハＰＷとしては、たとえばｐ型ウェーハとして、ＦＴＩＲ法で界面検出可能な不純物濃度を有するものとされ、不純物としてのボロンが５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度以上の高濃度にドープされたものが好ましく、ｐ＋＋タイプ、または、ｐ＋タイプとすることができる。
ここで、ｐ＋＋タイプとはボロン濃度が１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度で、抵抗値が１０（ｍΩ・ｃｍ）以下の低抵抗のものをいい、ｐ＋タイプとはボロン濃度が１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度で、抵抗値が１０〜１００（ｍΩ・ｃｍ）程度のものを意味している。
【００３４】
補助膜形成工程Ｓ０１においては、図２（ｂ）に示すように、研磨ウェーハＰＷの裏面Ｓ２に測定用の補助膜Ａをエピタキシャル成長により成膜する。
この補助膜Ａは、後述するエピタキシャル層Ｅと同型の不純物を含むとともに、ほぼ同じ不純物濃度に設定され、あるいは、研磨ウェーハＰＷと同型で異なる濃度の不純物を含むものとされる。この補助膜Ａの不純物濃度は、ＦＴＩＲ法で界面検出可能な不純物濃度を有するもの、例えば１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度以下の低濃度にドープされたｐ−タイプとすることができる。ここで、ｐ−タイプとはボロン濃度が１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度で、抵抗値が０.１（Ω・ｃｍ）以上のものを意味している。
【００３５】
また、補助膜形成工程Ｓ０１においてあらかじめ形成する補助膜Ａの膜厚Ｔａは０．３〜5μｍ程度が好ましく、より好ましくは１〜３μｍ程度とされ、具体的には、２μｍ程度とされる。補助膜Ａの膜厚がこの範囲以下であると、後述するＦＴＩＲ法による合算膜厚Ｔｒａの測定が正確におこなわれない可能性があるため好ましくなく、補助膜Ａの膜厚がこの範囲以上であると、補助膜形成工程Ｓ０１に要する時間が増大するとともに補助膜成膜用に必要な成膜ガス等が増大して、作業効率が悪くなるとともに必要なコストが増大するため好ましくない。
補助膜Ａの成膜においては、バッチ式の枚葉エピ炉を使用し、加熱温度１１３０℃、原料ガスとしてトリクロロシラン、ドーパントガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を、キャリアガスとしての水素とともに枚葉エピ炉内に載置した研磨ウェーハＰＷ裏面Ｓ２上に所定の時間流通させる。
【００３６】
次いで、補助膜厚測定工程Ｓ０２において、図２（ｃ）および図３に示すように、補助膜形成工程Ｓ０１で成膜した補助膜Ａの膜厚を測定する。
【００３７】
図３は本実施形態におけるＦＴＩＲ法での補助膜厚測定工程Ｓ０２を説明するための模式図である。
補助膜厚測定工程Ｓ０２においては、図２（ｃ）および図３に示すように、補助膜Ａを有する研磨ウェーハＰＷの裏面Ｓ２側に赤外光Ｌ１を照射し、補助膜Ａの表面ＳＡで反射する反射光Ｌ２と、補助膜Ａと基板ＰＷとの界面（境界）Ｓ２で反射する反射光Ｌ３とを検出器（図示略）に入射させ、それらの光路差を測定して補助膜Ａの膜厚Ｔａを検出する。この際の補助膜Ａの膜厚測定は、後述するようにウェーハＷの周縁部Ｆのみでおこなわれるが、他の検査等と同時におこない、ウェーハＷ全面あるいは、周縁部Ｆを含む大部分でおこなってもよい。
【００３８】
検出器から出力された膜厚Ｔａのデータは、図示しない制御手段によって、たとえば、ウェーハＷにレーザーマーク等で形成されるかあるいは、ウェーハ加工フロー制御装置内で管理されているものでウェーハＷを特定する整理番号等とともに、図示しない記憶手段に格納される。
【００３９】
次いで、表面エピタキシャル層成膜工程Ｓ０３において、図２（ｄ）に示すように、研磨ウェーハＰＷを反転させ、その表面Ｓ１にデバイス領域となるエピタキシャル層Ｅを成膜する。
【００４０】
このエピタキシャル層Ｅは、たとえば、研磨ウェーハＰＷと同型の不純物を含むものとされるが、製品としてのエピタキシャルウェーハの仕様に即して形成される。したがって、このエピタキシャル層Ｅの不純物濃度に対して、前述の補助膜Ａの不純物濃度がほぼ同じになるように設定されている。
本実施形態においては、エピタキシャル層Ｅの不純物濃度は、例えば１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度以下の低濃度にドープされたｐ−タイプとすることができる。ここで、ｐ−タイプとはボロン濃度が１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ 程度で、抵抗値が０.１（Ω・ｃｍ）以上のものを意味している。
【００４１】
また、表面エピタキシャル層成膜工程Ｓ０３において形成するエピタキシャル層Ｅの膜厚はたとえば２〜１０μｍ程度とされ、この膜厚となるように、バッチ式の枚葉エピ炉内で、加熱温度１１３０℃、原料ガスとしてトリクロロシラン、ドーパントガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を、キャリアガスとしての水素とともに研磨ウェーハＰＷ表面Ｓ１上に所定の時間流通させる。
【００４２】
表面エピタキシャル層成膜工程Ｓ０３においては、研磨ウェーハＰＷ裏面Ｓ２側にも、エピタキシャル層Ｅ成膜中に原料ガスが裏面への回り込むことなどにより、補助膜Ａ上に裏面デポＲが形成されることがある。
【００４３】
次いで、測定工程Ｓ０４において、図２（ｅ）および図４に示すように、表面エピタキシャル層成膜工程Ｓ０３において形成された裏面デポＲと補助膜Ａの膜厚を合算膜厚ＴｒａとしてＦＴＩＲ法によって測定する。
【００４４】
図４は、本実施形態におけるＦＴＩＲ法での測定工程Ｓ０４を説明するための模式図である。
測定工程Ｓ０４においては、表面Ｓ１にエピタキシャル層Ｅの形成されたエピタキシャルウェーハ（ウェーハ）Ｗを反転させてで裏面Ｓ２を上側にして測定可能な状態とした後、ＦＴＩＲ法により、図２（ｅ）および図４に示すように、ウェーハＷにおいて、裏面デポＲの発生するウェーハ周縁部Ｆに赤外光Ｌ１を照射し、補助膜Ａ上の裏面デポＲの表面ＳＲで反射する反射光Ｌ４と、補助膜Ａと基板ＰＷとの界面（境界）Ｓ２で反射する反射光Ｌ５とを検出器（図示略）に入射させ、それらの光路差を測定して補助膜Ａの膜厚Ｔａおよび裏面デポＲの膜厚Ｔｒを合算膜厚Ｔｒａとして検出する方法である。
【００４５】
ここで、補助膜Ａとエピタキシャル層Ｅとの不純物濃度の設定がほぼ同じとされているので、補助膜Ａと裏面デポＲとの不純物濃度も差のない状態、いわゆるＦＴＩＲ法で「見えない」状態となっており、この補助膜Ａと裏面デポＲとの界面では検出用の赤外線が反射しない。したがって、補助膜Ａと裏面デポＲとの合算膜厚Ｔｒａを測定することが可能となる。
【００４６】
検出器から出力された合算膜厚Ｔｒａのデータは、図示しない制御手段によって、たとえば、ウェーハＷにレーザーマーク等で形成されるかあるいは、ウェーハ加工フロー制御装置内で管理されているものでウェーハＷを特定する整理番号等とともに、図示しない記憶手段に格納される。
【００４７】
測定工程Ｓ０４における測定は、図４および図７に示すように、裏面デポＲの発生する可能性のあるウェーハＷ周縁部Ｆとされる。周縁部Ｆは、図７に破線の外側で示すように、周縁から直径方向１〜１０ｍｍの範囲のみとされる。
【００４８】
また、この周縁部Ｆ内での測定は、ウェーハ全周にわたるその周方向において、複数の測定点Ｐごとにおこなわれる。なお、測定点Ｐは、図７において右下４分円の部分のみしか示していない。
測定点Ｐは、ウェーハ周縁部Ｆにおいて、図７に示すように、ウェーハ中心Ｃに対する中心角が１５°となるように中心角１５°ピッチとして設定される。これにより、直径３００ｍｍのエピタキシャルウェーハにおいて、２０〜３０ｍｍ角、好ましくは２５ｍｍ角のデバイス製造用エピタキシャルウェーハＷに対して各デバイスに相当する箇所において必要な裏面デポＲの測定をおこなうことが可能となるとともに、測定作業の繁雑さを低減し、測定にかかる作業時間を短縮することが可能となる。
【００４９】
この後、算出工程Ｓ０５において、制御手段により記憶手段から補助膜Ａの膜厚Ｔａと合算膜厚Ｔｒａを読み出し、裏面デポＲの膜厚Ｔｒとして、合算膜厚Ｔｒａと補助膜Ａの膜厚Ｔａとの差を算出する。すなわち、以下の式（１）
Ｔｒ ＝ Ｔｒａ − Ｔａ     （１）
として算出される。
【００５０】
判定工程Ｓ０６においては、算出工程Ｓ０５で得られた裏面デポＲの膜厚Ｔｒすなわち膜厚変化によりエピタキシャルウェーハＷの適不適の判定をおこなう。
ここで、判定基準としての膜厚Ｔｒの値は、０．０１〜０．２μｍの間で設定することができるが、これは、製品としてのエピタキシャルウェーハの仕様に即して決定される。たとえば、判定基準として、裏面デポＲの膜厚Ｔｒが、０．０５５μｍ以上であるものは不適、これ以下であれば適合、あるいは、より好ましくは、裏面デポの膜厚Ｔｒが、０．０２μｍ以上であるものは不適、これ以下であれば適合とすることができる。
【００５１】
この判定工程Ｓ０６においては、製造されたエピタキシャルウェーハＷの判定をおこない、不適と判断されたものは、製造ラインから排除される。
これにより、裏面デポの影響を低減したエピタキシャルウェーハＷを製造することが可能となる。
【００５２】
＜実施例＞
以下本発明に係る実施例について説明する。
【００５３】
本実施例においては、不純物（具体的にはボロン）濃度：１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ の、ｐ＋タイプまたはｐ＋＋タイプの両面研磨シリコンウエーハ（研磨ウェーハ）ＰＷを準備し、以下の工程で、裏面デポの膜厚を測定した。
【００５４】
（１）研磨ウエーハＰＷの裏面Ｓ２に、不純物（具体的にはボロン）濃度：１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ で目標膜厚２μｍの補助膜Ａをエピタキシャル成長させる。
（２）上記補助膜Ａの膜厚ＴａをＦＴＩＲ法によって測定した結果、膜厚は２．０１μｍであった。
（３）補助膜Ａを成長させた裏面Ｓ２と反対の表面Ｓ１が成長面となるように、研磨ウエーハＰＷを反転させる。
（４）反転させた研磨ウエーハＰＷの表面に、不純物（具体的にはボロン）濃度：１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３ で目標膜厚２μｍのエピタキシャル層Ｅを成長させる。
（５）再度、裏面Ｓ２に成長させた補助膜Ａと裏面デポＲとの合算膜厚ＴｒａをＦＴＩＲ法によって測定した結果、合算膜厚Ｔｒａは２．０４μｍであった。
（６）上記式（１）から、裏面デポＲの膜厚Ｔｒは、Ｔｒａ−Ｔａ＝０．０３μｍとなる。
【００５５】
上記の結果から、０．３μｍ以下の裏面デポＲの膜厚を正確に測定することができることがわかる。また、この裏面デポＲによるウェーハの厚み変化により、エピタキシャルウェーハＷの合否を判断することが可能となる。
【００５６】
これに対して、図５、図６に示すように、０．３μｍ以下の膜厚は検出信号が乱れて正確に測定できないことがわかる。
【００５７】
ここで、図５は、膜厚別interferogramを示すものであり、縦軸は反射強度、横軸は任意値を示す
また、図６は、5.32μｍのinterferogramを示すものであり、縦軸は反射強度、横軸は膜厚を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明に係る膜厚測定方法、エピタキシャルウェーハの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】図２は、図１の各工程におけるウェーハを示す模式断面図である。
【図３】図３は、図１における補助膜厚測定工程Ｓ０２を説明するための模式図である。
【図４】図４は、図１における測定工程Ｓ０４を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明におけるＦＴＩＲ法での膜厚測定結果を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明におけるＦＴＩＲ法での膜厚測定結果を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明にかかる一実施形態における測定工程Ｓ０４の測定点Ｐを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ｗ…エピタキシャルウェーハ
ＰＷ…研磨ウェーハ
Ａ…補助膜
Ｅ…エピタキシャル層
Ｒ…裏面デポ（膜厚変化部分）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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