(57)【要約】  本発明の対象は、規定の順序において以下の工程：ａ）半導体ウェハの特性を示すパラメータを位置に依存して測定し、半導体ウェハの面全体で位置に依存するこのパラメータの値を算出する工程、ｂ）５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体を半導体ウェハのこの面全体に施与する工程、ｃ）半導体ウェハのこの面全体を、この面全体を同時に露光しながらエッチング媒体を作用させることによってエッチング処理し、その際、エッチング処理の除去率を半導体ウェハの面における光強度に依存させ、かつその際、工程ａ）において測定された位置に依存するパラメータの値における差異が位置に依存する除去率によって軽減されるように、光強度を位置に依存してプリセットする工程、およびｄ）エッチング媒体を半導体ウェハの面から除去する工程、を包含する半導体ウェハの処理方法である。  本発明の対象はまた、本発明による方法を実施するための装置である。
2009536784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの処理方法であって、規定の順序で以下の工程：
ａ）半導体ウェハの特性を示すパラメータを位置に依存して測定し、半導体ウェハの面全体で位置に依存するこのパラメータの値を算出する工程、
ｂ）５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体を半導体ウェハのこの面全体に塗布する工程、
ｃ）半導体ウェハのこの面全体を、この面全体を同時に露光しながらエッチング媒体を作用させることによってエッチング処理し、その際、エッチング処理の除去率を半導体ウェハの面における光強度に依存させ、かつその際、工程ａ）において測定された位置に依存するパラメータの値における差異が位置に依存する除去率によって軽減されるように、光強度を位置に依存してプリセットする工程、および
ｄ）エッチング媒体を半導体ウェハの面から除去する工程
を包含する、半導体ウェハの処理方法。
【請求項２】
半導体ウェハが、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、ＩＩＩ／Ｖ化合物半導体およびＩＩ／ＶＩ化合物半導体の群から選択されている１つ以上の物質を含有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程ａ）において測定されるパラメータが、定義された理想平面からの高さの偏差であることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
半導体ウェハが、電気的に絶縁性のキャリア上に半導体層を包含するＳＯＩウェハであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
半導体層が、シリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、ＩＩＩ／Ｖ化合物半導体およびＩＩ／ＶＩ化合物半導体の群から選択されている１つ以上の物質を含有することを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
工程ａ）において測定されるパラメータが、半導体層の厚さであることを特徴とする、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
工程ｂ）におけるエッチング媒体の施与をスピンコーティングによって行うことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
エッチング媒体がゲルであることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
エッチング媒体が、キサンタンで増粘された、フッ化水素酸および過酸化水素を含有する水溶液であることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
半導体ウェハ（７）の露光を工程ｃ）において、光源（２）と、光源（２）および半導体ウェハ（７）との間に取り付けられたフィルター（３）によって行い、その際、フィルター（３）は位置に依存する光透過性を有し、該光透過性は位置に依存するパラメータの値と一義的な関係にあることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
工程ａ）において測定された位置に依存するパラメータの値から、コンピューターによってグレースケールチャートを計算して決め、かつ工程ｃ）における半導体ウェハの露光を、これらのグレースケールチャートの画像を半導体ウェハの面に投影する投影装置によって行うことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
工程ｃ）と工程ｄ）との間の付加的な工程において半導体ウェハの面全体のエッチング処理を、同時に露光しながら行い、その際、光強度は半導体ウェハの面全体で一定であるかまたはゼロであり、その結果、位置に依存しない一定の材料除去が達成されることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
工程ｃ）と工程ｄ）の間の付加的な工程において半導体ウェハの厚さを低減することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
半導体ウェハ（７）の処理装置であって、以下の装置：
−半導体ウェハ（７）の特性を示すパラメータを位置に依存して測定するための測定装置（１１）、
−その中心軸を中心に回転可能に設置された半導体ウェハ（７）のための保持装置（１２）、
−５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体を供給し、かつ該エッチング媒体を除去するためのシステム（９）、
−保持装置（１２）において存在する半導体ウェハ（７）の一方の面を位置に依存する光強度で露光できるように配置されている制御可能な露光装置（１）および
−測定装置（１１）から算出されたパラメータの値を露光装置（１）の制御指令に換算し、かつ該指令を露光装置（１）へ転送するための制御ユニット（１０）
を包含する、半導体ウェハ（７）の処理装置。
【請求項１５】
測定装置（４）が、層厚を測定するためのエリプソメータ、干渉計または反射率計または定義された理想平面からの高さの偏差を測定するための形状測定装置であることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
露光装置（１）が、制御ユニット（１０）によって計算されたグレースケールチャートの画像を投影するのに適している投影装置であることを特徴とする、請求項１４または１５記載の装置。
【請求項１７】
エッチング媒体を供給するためのシステム（９）が、該エッチング媒体が保持装置（１２）ひいては半導体ウェハ（７）の回転によって均等に半導体ウェハ（７）の面全体にわたり配分されうるように配置されていることを特徴とする、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
エッチング媒体を供給および除去するためのシステム（９）が少なくとも１つのノズルを包含し、該ノズルを介して選択的にエッチング媒体または洗浄液体が半導体ウェハに施与されうることを特徴とする、請求項１４から１７までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料除去が局所的に異なるエッチング処理を用いて半導体ウェハを平坦化するための方法および装置に関する。
【０００２】
半導体ウェハ、殊に半導体産業において使用するための単結晶シリコンウェハは、殊に集積回路の製造における要求を考慮するため、高い平坦度を有していなければならない。一般的に認められたＦａｕｓｔ規則(Faustregel)によれば、半導体ウェハのＳＦＱＲｍａｘ値は、半導体ウェハ上に製造されるべき構成素子の線幅より大きくあってはならない。それ以外に、出来る限り多数の回路を集積できるようにするため、要求される平坦度は出来る限り表側の面のエッジ近くまで保証されていなければならず、その際、表側の面は、構成素子が製造されるべき側の面として定義される。これは、エッジ除外スペース(Randausschluss)を非常に僅かにして平坦度の測定が実施されなければならないことと、指定された平坦度値が、いわゆるフルサイト(Full Sites)に関してのみならならず、パーシャルサイト(Partial Sites)に関しても満たされていなければならないことを意味する。（フルサイトは完全な構成素子が作製されうる全ての面要素のことであり、パーシャルサイトは完全な構成素子の場所をもたないウェハエッジ部の面要素のことである。）
半導体ウェハの平坦度が定義される場合、ＳＥＭＩ規格Ｍ１−９４により全体的な平坦度と局所的な平坦度とが区別される。全体的な平坦度は、定義されるべきエッジ除外スペースを差し引いたウェハ表面全体に関する。それはＧＢＩＲ（"global backsurface-referenced ideal plane/range"=半導体ウェハの表側の面全体について裏側の面を基準とした理想平面からの正と負の偏差の範囲）によって記載され、これに対応するのが以前に慣用であったＴＴＶ（"total thickness Variation"）のデータである。局所的な平坦度は、一般にその上に組み立てられるべき構成素子の面に対応する半導体ウェハ上の限定された面に関する。それはＳＦＱＲ（"site front surface referenced least squares/rang"＝定義された寸法の面について最小二乗誤差により定義された表側の面からの正と負の偏差の範囲）として表される。ＳＦＱＲｍａｘのサイズは、ある特定の半導体ウェハ上の全ての構成素子面に関して最も大きいＳＦＱＲ値を示す。ＳＦＱＲにおいては常に、示された値がどの面に関するものなのかが示されなければならず、例えばＩＴＲＳロードマップにより２６×８ｍｍ２の面が示される。
【０００３】
平坦度の他のパラメータは、いわゆるナノトポグラフィである。これは所定の面要素、例えば２×２ｍｍ２におけるｐｅａｋ−ｔｏ−ｖａｌｌｅｙ偏差（最大値と最小値との偏差）として定義される。ナノトポグラフィは、ADE CR 83 SQM, ADE PhaseShift NanomapperまたはKLA Tencor SNTのような測定装置の使用下で測定される。
【０００４】
半導体ウェハのエッジ領域における平坦度は、いわゆる"エッジロールオフ"(Edge Roll off)によって決定的に影響が及ぼされる。"A New Method for the Precise Measurement of Wafer Roll off of Silicon Polished Wafer", Jpn.J.Appl.Phys., Vol. 38 (1999), 38-39"には、"ウェハロールオフ"（"Wafer Roll off"）（＝エッジロールオフ）の測定が記載される。エッジロールオフは、半導体ウェハの表側の面のみならず裏側の面でも発生しうる。それはウェハエッジ部にある面要素のＳＦＱＲ値にはっきりと影響を及ぼしうる。エッジロールオフは、例えばＳＯＩウェハを製造するために、他の半導体ウェハと結合（接合）される半導体ウェハにおいて殊に妨げとなる。それというのも互いに接合されるべきウェハ面のエッジロールオフが、ウェハエッジ部の接合品質に大きな影響を及ぼすからである。
【０００５】
現在、マイクロエレクトロニクス構成素子の製造用基板として用いられる半導体ウェハは、一般に以下の従来のプロセスシーケンスに従って製造される：スライス(Saegen)、ラッピングおよび／または研磨、化学的ウェットエッチング、除去ポリッシング（英語では"stock removal polishing"）および仕上げポリッシング（英語では"mirror polishing"）。それより判明したのは、このプロセスシーケンスでは、絶えず減少していく線幅のために必要とされる平坦度を保証することができないということである。
【０００６】
ＥＰ７９８７６６Ａ１においては、半導体ウェハの平坦度を改善するため、除去ポリッシングと仕上げポリッシングとの間に、ＰＡＣＥ法（"プラズマ補助−化学エッチング "(plasma assisted chemical etching)）に従った気相エッチング工程とそれに続く熱処理が挿入される。２００ｍｍの直径を有するシリコンウェハの処理を手掛かりとして、記載されたプロセスシーケンスにより０．２〜０．３μｍのＧＢＩＲの結果が得られるようになることが判明する。局所的な平坦度のデータは示されていない。さらに平坦度測定のエッジ除外スペースがどれほどのサイズであったのかも示されていない。
【０００７】
ＥＰ９６１３１４Ａ１においても同様の方法が示されているが、該方法の場合には、スライス、研磨、ＰＡＣＥおよび仕上げポリッシングを経て、せいぜい０．１４μｍのＧＢＩＲ値と、せいぜい０．０７μｍのＳＦＱＲｍａｘ値しか達成されない。
【０００８】
ＥＰ９６１３１４Ａ１の中で提案されたようなＰＡＣＥ法は、ポリッシングされたウェハにおける粗さの劣化をもたらすが、これはＰＡＣＥ直前の付加的な疎水化工程によって部分的に低減されうる。ＰＡＣＥは真空中で実施されなければならず、このことからプロセスは装置技術的に煩雑となる。それ以外に、エッチングに使用されるガスの分解生成物により半導体ウェハが汚染され、このことからＥＰ１１００１１７Ａ２に記載されたような付加的な洗浄工程が必要不可欠となる。加えてこのプロセスは面全体で行われるのではなく、半導体ウェハのスキャン(Abrastern)によって行われる。これは一方では非常に時間が掛かり、かつ他方ではスキャンのオーバラップ領域におけるナノトポグラフィに関する問題のみならず、ウェハエッジから約５ｍｍの距離間隔までの半導体ウェハの外側領域における平坦度（ＳＦＱＲｍａｘおよびエッジロールオフ）に関する問題も生じさせる。可能性として考えられうる原因は、真空中で作業されることによる半導体ウェハのエッジ部での強められた吸引作用、ひいてはエッチング媒体の低減である。スキャンに際して必要不可欠なオーバラップによって、オーバラップポジションにて、殊にナノトポグラフィが劣化する。エッチング媒体を供給するノズルの直径が大きくなればなるほど、それだけいっそう劣化ははっきりしたものとなる。しかしながら経済的な理由から、ノズル直径は任意に小さく選択されえない。
【０００９】
それゆえ従来技術において公知の方法では、６５ｎｍ以下の線幅を有する構成素子のための形状要求、すなわち最大６５ｎｍのＳＦＱＲｍａｘ値を満たすことはできない。その際、最も深刻な問題は、半導体ウェハのエッジ領域において発生する。それというのも現在（９０ｎｍの線幅で）３ｍｍのエッジ除外スペースは、６５ｎｍの将来的な線幅においては２ｍｍもしくは１ｍｍ以下に低減され、かつ平坦度の評価に際してパーシャルサイトが含められるからである。
【００１０】
いわゆるＳＯＩウェハのケースにおいては付加的な問題が生ずる。これらの半導体ウェハは、キャリアウェハ(Traegerscheibe)（英語では"base wafer"または"handle wafer"）の面上に存在する半導体層を有している。半導体層の厚さは、処理されるべき構成素子に応じて変化する。一般にいわゆる"薄い層"（厚さ１００ｎｍ未満）と、いわゆる"厚い層"（１００ｎｍから約８０μｍまで）とが区別される。キャリアウェハは完全に電気的に絶縁性の材料（例えばガラス、石英、サファイア）から構成されているか、またはそれは、例えば有利にはシリコンからの半導体材料から構成されており、かつ単に電気的に絶縁性の層によって半導体層から分離されているかのどちらでもよい。電気的に絶縁性の層は、例えば酸化シリコンから構成されていてよい。
【００１１】
ＳＯＩウェハの半導体層は、最も外側のエッジ領域にいたるまで非常に均一な厚さを有していなければならない。殊に１００ｎｍ以下の厚さを有する半導体層の場合には、トランジスタ特性、例えばしき値電圧が、不均一な層厚のケースにおいては非常に強く変化する。薄い半導体層と厚い半導体層とを有するＳＯＩウェハの場合の絶対的な厚さの許容差は層厚に依存する。
【００１２】
加えて出来る限り多数の回路を集積できるようにするため、必要不可欠な層厚均一性が出来る限り表側の面のエッジ近くまで保証されていなければならない。このことはまた、エッジ除外スペースが非常に僅かであることを意味する。
【００１３】
従来技術においては、層厚均一性の改善を目的とするＳＯＩウェハの後処理方法が公知である。それは一般にＳＯＩウェハのスキャン下における局所的なエッチング法であって、その際、層厚が比較的厚い箇所ではより多くのエッチング除去を行うことが予定されている：ＵＳ２００４／００６３３２９Ａ１によれば、ドライエッチング法においてＳＯＩウェハの表面がノズルでスキャンされ、該ノズルを介してガス状のエッチング媒体が局所的に供給される。ＥＰ４８８６４２Ａ２およびＥＰ５１１７７７Ａ１には、ＳＯＩウェハの半導体層が面全体でエッチング媒体にさらされる方法が記載されている。しかしながらこのエッチング媒体は、レーザー光線または光学系により集束された光源の光線によって、表面のスキャン下で局所的に活性化されなければならない（光化学エッチング）。
【００１４】
局所的に異なるエッチング除去を達成するため半導体層の表面がスキャンされなければならない全ての方法は非常に時間を要し、ひいては大きなコストを要する。それ以外にスキャンは、一方では光源もしくはノズルの、他方ではＳＯＩウェハの消耗的な運動を要する。
【００１５】
加えて、とりわけウェハのエッジ領域において、すなわちウェハエッジから５ｍｍまでの距離間隔の領域において、ならびにスキャンに際してオーバラップが生じる領域において、層厚の付加的な不均一性が発生する。ＥＰ４８８６４２Ａ２によれば、５２０ｎｍの層厚の場合に１０ｎｍの層厚均一性が達成されるが、エッジ除外スペースの記述はない。ＥＰ５１１７７７Ａ１によれば、１０８ｎｍの層厚の場合に８ｎｍの層厚均一性が達成されるが、エッジ除外スペースの記述はない。
【００１６】
それゆえ、煩雑な方法にも関わらず、殊にＳＯＩウェハのエッジ領域において必要不可欠な層厚均一性は達成されない。
【００１７】
従って本発明の基礎をなしている課題は、６５ｎｍ以下の線幅を有する構造素子を製造するのに適している、改善された（殊にエッジ領域における）平坦度およびナノトポグラフィを有する半導体ウェハを提供することである。その際、"半導体ウェハという概念はＳＯＩウェハも包含する。他の課題は、殊にエッジ領域において改善された層厚均一性を有するＳＯＩウェハを提供することにある。
【００１８】
該課題は、規定の順序において以下の工程：
ａ）半導体ウェハの特性を示すパラメータを位置に依存して測定し、半導体ウェハの面全体で位置に依存するこのパラメータの値を算出する工程、
ｂ）５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体を半導体ウェハのこの面全体に施与する工程、
ｃ）半導体ウェハのこの面全体を、この面全体を同時に露光しながらエッチング媒体を作用させることによってエッチング処理し、その際、エッチング処理の除去率を半導体ウェハの面における光強度に依存させ、かつその際、工程ａ）において測定された位置に依存するパラメータの値における差異が位置に依存する除去率によって軽減されるように、光強度を位置に依存してプリセットする工程、および
ｄ）エッチング媒体を半導体ウェハの面から除去する工程
を包含する半導体ウェハの処理方法によって解決される。
【００１９】
本方法の一般的な記載：
本発明の対象は、５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体による半導体ウェハのエッチング法である。このエッチング法の場合、半導体ウェハの面（ＳＯＩウェハの場合には半導体層）は従来技術と違って、ポイントごとにまたはスキャンして処理されない。むしろ面全体が同時に処理される。補正のために必要とされる局所的に異なるエッチング除去は、局所的に異なる除去率によって達成され、これはまた局所的に異なる光強度によって達成される。光強度の局所的な配分は、前もって測定されたパラメータの局所的な値によって決定される。本発明による方法において最適化されるべきパラメータは、工程ａ）において測定される。それから結果的に得られる測定値は、工程ｃ）において局所的な光強度を制御するために用いられる。
【００２０】
例えばＳＯＩウェハの半導体層の厚さの均一性が最適化されるべき場合、工程ａ）において位置に依存する層厚が測定され、かつ工程ｃ）において、大きい層厚の位置では高い除去率が得られ、かつ僅かな層厚の位置では低い除去率が得られるように、局所的な光強度が制御される。
【００２１】
半導体ウェハの全体的な平坦度（ＧＢＩＲ）が最適化されるべき場合、工程ａ）において、ウェハの裏側の面によって定義された理想平面からのウェハの表側の面の偏差が決定され、工程ｃ）において、局所的な凸部では高い除去率が得られ、かつ局所的な凹部では低い除去率が得られるように、局所的な光強度が制御される。
【００２２】
それに対して半導体ウェハの局所的な平坦度（ＳＦＱＲ）が最適化されるべき場合、工程ａ）において、例えばサイズ２６×８ｍｍ２の、ある特定の測定窓を基準とした理想平面からのウェハの表側の面の偏差が決定され、工程ｃ）において、局所的な凸部では高い除去率が得られ、かつ局所的な凹部では低い除去率が得られるように、局所的な光強度が制御される。
【００２３】
工程ａ）における測定を手掛かりとして、半導体ウェハの面上の各ポイントにおいて必要不可欠なエッチング除去量が決定される。使用されるエッチング媒体が該当する半導体材料において達成する光強度に依存する除去率から、工程ｃ）におけるエッチング処理に必要とされる継続時間のみならず、半導体ウェハの面上の各ポイントにおいて必要とされる光強度も計算して決められうる。
【００２４】
本発明は、特定のエッチング反応の除去率と半導体材料における電荷キャリア濃度との関係を利用しており、これはまた照射された光の強度によって影響を及ぼされうる。このことは以下で、シリコンを例に具体的に説明される。しかしながら本発明は、その他の半導体材料にも適用可能である。
【００２５】
シリコンのエッチングは常に二段階の反応から成る：第一の工程においてシリコンが酸化され、酸中では酸化シリコン（ＳｉＯ２）に、アルカリ中ではＳｉＯ３２−になる。第二の工程において、酸中では酸化シリコンの除去はフッ化水素（ＨＦ）によって行われ、アルカリ中ではＳｉＯ３２−アニオンが溶解する。適した組成のエッチング媒体が選択される場合、酸化工程が、速度を決定する工程となるようにエッチング反応が制御されうる。これは酸中において、例えばフッ化水素が酸化剤に対して過剰量で使用されることによって達成されうる。
【００２６】
本発明は、光の照射によってシリコンまたはその他の半導体材料における化学ポテンシャルおよび電荷キャリアの濃度が影響を及ぼされうるという実態を利用している。これにより、酸化反応の速度は光強度に依存することとなる。ひいては光強度はエッチング率に影響を及ぼす。１１００ｎｍより短い波長を有する光はシリコンに吸収され、その際、電荷キャリア対（電子および正孔）が生じる。吸収係数は光の波長に強く依存する。１１００ｎｍ付近の波長を有する光はシリコン深くに侵入し、なおいっそう高い波長の光に関しては、シリコンは透過性である。
【００２７】
この処理は同時に面全体でスキャンなしで行われるので、非常に時間が節約され、ひいてはコストが節約される。位置に依存する光強度の段階付けと位置分解能とは非常にきめ細かく選択されうるので、従来技術によるスキャンに際して発生するオーバラップ作用が回避されうる。
【００２８】
本方法は、それが半導体ウェハのエッジにいたるまで局所的に補正しながら動作するので、その結果、必要とされる品質がウェハエッジにいたるまで達成されるという利点を有する。殊に、要求された平坦度または層厚を２ｍｍ以下のエッジ除外スペースにて、かつパーシャルサイトを含めながら達成することが可能である。本発明による方法は真空を必要としないので、従来技術によれば吸引によって引き起こされる半導体ウェハのエッジ部でのエッチング媒体の濃度変化が回避されうる。半導体ウェハの特定のポジション、例えばエッジ付近において、エッチング除去に際して系統的な不均一性が発生するケースにおいては、これらは位置に依存する光強度の算定にて考慮されかつ補整されうる。
【００２９】
本方法は、ＳＯＩウェハの半導体層の不均一性を除去するのみならず、エッジロールオフを含めた半導体ウェハの不均一性を除去するのにも適している。従って本発明による方法を用いて処理された半導体ウェハはまた、他の半導体ウェハと結合（接合）するのにきわめて適している。それというのも接合品質は、とりわけエッジ部でＳＦＱＲ値とエッジロールオフとにより影響を及ぼされるからである。大きな経済的利点は、構成素子の製造用ウェハ面の有用性がより高いという点にある。これはＳＯＩウェハの場合に、その明らかに高い製造コストに基づき、とりわけ強い効果を与える。
【００３０】
本発明による方法は、ＳＯＩウェハの場合、一般に表側の面（＝半導体層を担持する面）においてのみ実施され、層構造を有さない半導体ウェハの場合、有利には表側の面において実施される。エッジロールオフが裏側の面においても軽減されるべき場合、本方法は裏側の面においても適用されなければならない。このケースにおいては、本方法は裏側の面と表側の面とに順次適用されうる。
【００３１】
有利には、平坦度を再び劣化させないため、本発明による方法に引き続きポリッシングは実施されない。
【００３２】
本方法は、半導体層をドナーウェハからキャリアウェハへと移すことによって製造されたＳＯＩウェハの場合、ウェハを結合しかつドナーウェハの残りの部分から層を分離した後に実施される。本発明による方法は、ＳＯＩウェハのケースにおいては、表面平滑化または接合力の強化のための１つ以上の熱プロセスと、かつ／または半導体層の薄化のための１つ以上の酸化処理と組み合わせられうる。
【００３３】
図面の簡単な説明：
図１は、本発明による方法を実施するのに適している装置の構造を概略的に示す。
【００３４】
図２は、従来技術により製造されたＳＯＩウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す。
【００３５】
図３は、本発明による方法に供した後の、図２に表されたＳＯＩウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す。
【００３６】
装置：
殊に、本発明による方法を実施するのに適している（図１に略示されているような）半導体ウェハ７を処理する装置は：
−半導体ウェハ７の特性を示すパラメータを位置に依存して測定するための測定装置１１、
−その中心軸を中心に回転可能に設置された半導体ウェハ７のための保持装置１２、
−５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体を供給および該エッチング媒体を除去するためのシステム９、
−保持装置１２において存在する半導体ウェハ７の一方の面を位置に依存する光強度で露光できるように配置されている制御可能な露光装置１および、
−測定装置１１から算出されたパラメータの値を露光装置１の制御指令に換算し、かつ該指令を露光装置１へ転送するための制御ユニット１０
を包含している。
【００３７】
有利には、制御可能な露光装置１は、定義された出力および波長を有する光源２、半導体ウェハ７の面の完全な露光５を可能にする光学系４、ならびに局所的な光強度を調整するための装置３を包含する。
【００３８】
さらに装置は保持装置１２を包含し、該保持装置により、例えばそれが半導体ウェハを低圧で吸引することによって（いわゆる"真空チャック"）、半導体ウェハが収容され、半導体ウェハのポジションが調節され、かつ半導体ウェハのエッチングされるべきでない部分、例えば裏側の面が覆われる。該保持装置はその中心軸を中心に回転可能に設置されており、かつこれを回転させることができるモーターと接続されている。有利には、半導体ウェハは同心状で保持装置に据え置かれ、その結果、保持装置が回転させられる場合、半導体ウェハも同様にその中心軸を中心に回転する。
【００３９】
エッチング媒体を供給および除去するためのシステム９は、例えばノズルを包含し、該ノズルを介して半導体ウェハに選択的に、工程ｂ）においてはエッチング媒体が、かつ工程ｄ）においては洗浄液体が供給されうる。
【００４０】
保持装置１２およびエッチング媒体を供給および除去するためのシステム９とは、閉じられたエッチングチャンバー６の中に組み込まれていてよい。例えばこれが有利なのは、エッチング媒体が健康を脅かす成分または腐食性のガス状成分を周囲に送り出す場合である。
【００４１】
制御ユニット１０は、露光装置１以外に装置の他の機能、例えばロボットを用いることによる半導体ウェハ７のロードおよびアンロード、システム９によるエッチング媒体の施与および除去、半導体ウェハのための保持装置１２の回転数またはエッチング処理のパラメータ、例えばエッチング処理の温度および継続時間を制御しうる。
【００４２】
個々の工程および有利な実施態様の説明：
以下で、本発明による方法の個々の工程と、そのために使用可能な装置とが本発明の有利な実施態様と一緒に詳述される：
工程ａ）−測定
本発明による方法は層構造を有さない全ての半導体ウェハに適用可能であり、その際、有利には、半導体ウェハはシリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、ＩＩＩ／Ｖ化合物半導体およびＩＩ／ＶＩ化合物半導体の群から選択されている１つ以上の物質を含有する。この種の半導体ウェハの表側の面の平坦度が改善されるべき場合、本方法の工程ａ）において測定されるパラメータとして、上記のように定義された理想平面からの高さの偏差が適している。この高さの偏差は、従来の形状測定装置により決定されうる。
【００４３】
本発明による方法は全てのＳＯＩウェハにも適用可能であり、その際、有利には、ＳＯＩウェハの半導体層はシリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、ＩＩＩ／Ｖ化合物半導体およびＩＩ／ＶＩ化合物半導体の群から選択されている１つ以上の物質を含有する。半導体層の層厚均一性が改善されるべき場合、この層厚は本発明による方法の工程ａ）において測定される。半導体層の厚さは、例えばエリプソメータ、干渉計または反射率計により位置に依存して測定されうる。
【００４４】
一般に測定ポイントの数およびポジションは所望された分解能に従う。最大可能な測定ポイントの数は、測定プローブのサイズに依存する。例えば測定プローブのサイズは、（２００ｍｍの直径を有する半導体ウェハのための）測定装置ＡＤＥ ９５００および（３００ｍｍの直径を有する半導体ウェハのための）測定装置ＡＤＥ ＡＦＳにて２×２ｍｍ２である。
【００４５】
引き続き、測定値から必要とされる局所的な光強度が計算して決められる。適した方法は、以下で形状データを手掛かりとして、すなわちＧＢＩＲまたはＳＦＱＲの最適化に関して記載されるが、該方法はしかし、ＳＯＩウェハのケースにおける半導体層のナノトポグラフィのデータまたは層厚にも相応して適用可能である。
【００４６】
形状測定装置は、Ａ×Ａ（典型的に４×４ｍｍ２または２×２ｍｍ２）のサイズの測定プローブにより直径Ｄを有する半導体ウェハの厚さｔの完全なマッピングを測定する。その際、厚さｔは厳密に言えば、半導体ウェハの裏側の面によって定義された理想平面からの高さの偏差である。これらのデータは、形状測定装置の生データとしてコンピューターへ移されうる。ここでデカルト座標系が半導体ウェハの中心を通って置かれる場合、各ポイントｘ，ｙについて厚さの値、ｔ（ｘ，ｙ）が存在する。その際、ｘおよびｙは測定窓サイズのラスター内で変化し、このことはｔ（ｘ，ｙ）が、ｘ−Ａ／２〜ｘ＋Ａ／２およびｙ−Ａ／２〜ｙ＋Ａ／２によって定義された方形に関する厚さの平均値として理解されうることを意味する。露光装置はＢ×Ｂ画素の分解能、例えば１０２４×１０２４画素の分解能を有している。サイズＢ×Ｂのコンピューター内部のマトリックスを用いることで、各マトリックス要素Ｍ（ａ，ｂ）に、オリジナルの厚さマトリックスからの相応する値が割り当てられる：
Ｍ（ａ，ｂ）＝ｔ（｜−Ｄ／２＋ａ*Ｄ／Ｂ｜，｜−Ｄ／２＋ｂ*Ｄ／Ｂ｜） （１）
その際、シンボル | | は絶対値関数を表す。絶対値関数が適用可能なのは、典型的に露光装置の分解能がオリジナルの厚さデータよりも高いためである。それと反対のケースにおいては、オリジナルデータの幾何学的な平均値算出が実施されうる。
【００４７】
この変換後にデータが平滑化される。コントロールパラメータとして、平均値算出された半径Ｒが存在する。座標ｉ，ｊを有する画素には、ポイントｉ，ｊを中心として半径Ｒを有する円内に存在する全ての画素からの平均値が割り当てられる。ポイントｘ，ｙは、以下の条件が満たされたる場合にまさしくｉ，ｊを中心とする円内に存在する：
（ｉ−ｘ）*（ｉ−ｘ）＋（ｊ−ｙ）*（ｊ−ｙ）≦Ｒ*Ｒ （２）
新たな値は、上述の条件を満たす全てのＭ（ｘ，ｙ）の平均値から計算して決められうる：
Ｍｓｍｏｏｔｈ（ｉ，ｊ）＝平均値（Ｍ（ｘ１，ｙ１）、Ｍ（ｘ２，ｙ２），Ｍ（ｘ３，ｙ３），…Ｍ（ｘｎ，ｙｎ）） （３）
Ｒは、元の座標系に関して、典型的には０．１ｃｍ〜２ｃｍであり、かつチューニングパラメータとして用いられる。
【００４８】
しかしこの幾何学的な平滑化以外に、ＥＤＶ（電子データ処理）の一般的な手法である他の全ての平滑化のための標準的な方法も実施されうる。
【００４９】
マトリックスＭｓｍｏｏｔｈの最大値ＭａｘＭおよび最小値ＭｉｎＭにより、半導体ウェハの露光に関してのグレースケールマトリックス(Graustufenmatrix)の作製が可能となる：
画素の黒色部分ｉ，ｊ＝（Ｍｓｍｏｏｔｈ（ｉ，ｊ）−ＭｉｎＭ）*（ＭａｘＭ−ＭｉｎＭ）*１００％ （４）
画素の透過部分ｉ，ｊ＝１００％−（Ｍｓｍｏｏｔｈ（ｉ，ｊ）−ＭｉｎＭ）*（ＭａｘＭ−ＭｉｎＭ）*１００％ （５）
このアルゴリズムによって、半導体ウェハのとりわけ薄い箇所が透明のものとして表され、その結果、これらの箇所は工程ｃ）において高い光強度により露光される。それに対して最も厚い箇所は黒色で表され、ひいては工程ｃ）において露光されないかまたはごく僅かな光強度でしか露光されない。この算定は、材料除去が光強度の上昇とともに減少するケースにおいて適している。逆のケースにおいても同じように計算して決められうる。
【００５０】
工程ｃ）において適用されるべき局所的に異なる光強度の算定は、基本となる工程ａ）において行われた測定との関連において詳述される。しかしながらそれは、工程ａ）における測定と工程ｃ）におけるエッチング処理の開始との間の任意の時点に行ってもよい。
【００５１】
工程ｂ）−エッチング媒体の塗布
本発明の工程ｂ）において、エッチング媒体が半導体ウェハに施与される。エッチング媒体は、本発明により５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有し、かつなかでも半導体材料のエッチングに必要とされる反応性化合物を含有する。とりわけ有利には、そのためにゲルが使用される。ゲルは、分散媒体が完全にゾル粒子によって吸収されている親液ゾルからの半硬性の塊と理解されるべきである。殊に、親液ゾルの分子が三次元の網状構造を形成しているゲルが公知である。
【００５２】
エッチング媒体の粘度は本発明により、それが半導体ウェハにスピンコーティング(aufschleudern)されえ、かつエッチング処理の継続時間のあいだ工程ｃ）においてその形状安定性を保つように調整される。そのためエッチング媒体は、５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓ、とりわけ有利には１００ｍＰａｓ〜１０００ｍＰａｓの範囲の粘度を有する。殊にエッチングに必要とされる反応性化合物を顧慮したエッチング媒体の組成は、工程ｃ）において使用される光の波長領域との組み合わせにおいて、かつ半導体材料に依存して、エッチング反応の除去率と光強度との十分強い関係が存在するように選択されるべきである。
【００５３】
本発明により使用されるエッチング媒体の基礎として、半導体材料のエッチングに適している従来のエッチング溶液を用いてよい。酸性のエッチング溶液として、フッ化水素酸（ＨＦ）および酸化剤、例えば硝酸（ＨＮＯ３）、オゾン（Ｏ３）または過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含有する水溶液が使用されうる。酸性のエッチング媒体の使用にて均等に湿らすために、エッチング媒体の表面張力を低減する物質、例えば界面活性剤または酢酸の添加が有利である。アルカリ性のエッチング溶液として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（Ｎ（ＣＨ３）４ＯＨ、ＴＭＡＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）またはフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）からの１つ以上の物質を含有する水溶液が使用されうる。付加的にアルカリ性のエッチング溶液は、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）のような他の添加物質を含有してよい。有利には、フッ化水素酸（ＨＦ）および過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を含有する酸性溶液が使用される。
【００５４】
エッチング媒体の粘度を調整するために、有利にはこれらの従来のエッチング溶液に増粘剤が添加され、その際、これらの物質は溶液の粘度のみを変化させるべきである。溶液の他の変化または該溶液中に含有される種(Spezies)または半導体ウェハとの反応は、有利には起こるべきでない。粘性溶液の形状安定性は、工程ｃ）におけるエッチング処理中にも持続されるべきである。さらに増粘剤は、生じる粘性のエッチング媒体が工程ｃ）における照射に関して選択される波長領域において透過性であるように選択されるべきである。
【００５５】
有利な増粘剤は、ヒドロコロイドの群からのセルロース誘導体である。これらは水に溶けるかまたは分散可能でありかつ膨化し、それによって粘性溶液またはゲルが形成される。最も知られた部類は、例えばキサンタンが属するカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の部類である。カルボキシメチルセルロースは高い純度で商業的に入手可能であり、かつ半導体材料と反応しない。それにより製造可能なゲルは非常に高い粘度を有し、かつとりわけ温度安定性である。この方法は、ほぼ任意のｐＨ値を有しかつエッチング反応に関して反応性の種の高い濃度も有する水溶液の増粘に適している。
【００５６】
ゲル製造のための増粘剤として、天然樹脂および人工ポリマー、例えばポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリビニルフルオリドも適している。一般に、定義された度合いで三次元に架橋されうる全てのポリマーが使用されえ、その際、所望された溶媒中での溶解性は大変重要である。
【００５７】
粘性のエッチング媒体は、基本となる液体のエッチング溶液と本質的に同じエッチング特性を示す。単にエッチング反応の速度のみが拡散制限を受け、それによってエッチング率の時間的な経過が変化する。エッチング媒体の層の比較的小さい体積は付加的に、溶解された半導体材料の全体量を制限する。
【００５８】
例えば、ホウ素でドーピングされた１〜５０Ωｃｍの範囲の比抵抗を有する配向１００のシリコンウェハのエッチング処理に際して補助露光なしに、以下の水溶液をベースとするゲルで、約０．３〜１．０％のキサンタンにより６０秒間のあいだ増粘される場合、以下の材料除去量が達成される：
・ＴＭＡＨ ２．５％，室温：６〜１２ｎｍの除去量
・ＴＭＡＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ １：１：５、８５℃：１〜２ｎｍの除去量
・ＮＨ４ＯＨ／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ １：１：５、８５℃：０．５ｎｍの除去量
・ＨＦ １％、Ｏ３ ２０ｐｐｍ、室温：１〜２ｎｍ
フッ化水素酸および過酸化水素を含有しかつキサンタンにより増粘されている水溶液をベースとするゲルがとりわけ良好に使用可能であり、その際、キサンタンの質量割合は、０．３〜１．０％がとりわけ有利である。全ての百分率データは質量割合に関する。
【００５９】
本発明による方法の工程ｂ）におけるエッチング媒体の施与は、例えばスクリーン印刷法に従った塗布によって、有利にはしかしスピンコーティングによって行われる。その際、エッチング媒体は半導体ウェハの処理されるべき面に導入され、かつ半導体ウェハは同時にまたは後に続けて、例えば毎分２０００〜３０００回転の回転数で素早く回転させられる。その際、半導体ウェハの面上には素早く、例えば数ミリ秒以内に、エッチング媒体から成る膜が形成される。この膜の厚さはエッチング媒体の粘度に依存し、かつ有利には０．１〜０．５ｍｍの範囲にあるべきである。
【００６０】
スピンコーティングは、有利には図１に表された装置により行われる：これには、その中心軸を中心に回転可能な保持装置１２が備え付けられている。該保持装置に取り付けられた半導体ウェハ７が速く回転させられるのと同時に、例えばノズルを包含するシステム９によってエッチング媒体が半導体ウェハの表側の面に施与される。システム９はエッチング媒体を、必要とされる量、配量および品質において供給する。速い回転によって、エッチング媒体は速くかつ非常に均等に半導体ウェハの面全体にわたり配分される。
【００６１】
５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体の使用は、希薄なエッチング溶液に対して幾つかの本質的な利点を有する：そうして半導体ウェハを浸漬浴に浸漬させることによってかまたは浸漬浴から取り出すことによって生じる現象が回避されうる。そうして半導体ウェハが浸漬される場合、ウェハ端部の流通により端部付近の領域でのウェハ表面のエッチングが強められるかまたは弱められることになる。浸漬浴から取り出される場合、ウェハ表面に残留する液滴が後々影響を及ぼし、かつウェハ表面上にエッチング班を残すことがある。
【００６２】
スピンコーティングのプロセスにより、半導体ウェハの表側または裏側の面のみを処理することが可能となるその他の面は保持装置によって保護されている。エッチング媒体の粘度および半導体ウェハの回転数が適している場合、低粘性の液体において可能ではない端部の湿りも抑制されうる。これはとりわけ、ウェハ端部が形状および表面性質に関してすでに本発明による方法の適用前に最終的な品質を有し、かつそれにより本方法による変化が所望されていない場合に重要である。
【００６３】
ゲルと表面との間の接触角が小さく保たれる場合（これはエッチング媒体への界面活性剤の添加によってかまたは半導体ウェハの親水性表面によって達成されうる）、構造化された表面も完全に湿らされうる。
【００６４】
本方法はまた、多数の粘性の層が塗布されるようにも変更されうる。半導体ウェハと直接接触する一番下の層は、有利には反応性の種を含まない。より上方の層の少なくとも１つは、５０ｍＰａｓ〜２０００ｍＰａｓの粘度を有するエッチング媒体から成る。粘性の層の熱的、電気的または機械的な処理によって、反応性の種の拡散が上にある層から半導体表面に誘発されうる。例えば表面の一部のみが、そこで反応性の種が一番下の層に十分拡散するように加熱される形で、粘性の層が位置に依存した光強度の適合により露光される場合、エッチング反応がウェハ表面のこの部分でしか起きないようにさせることができる。このようにしてエッチング除去の位置依存性がいっそう高められうる。
【００６５】
工程ｃ）−光制御されたエッチング
工程ｃ）において、工程ａ）において実施された測定をベースに算定されたグレースケールのマトリックスが、適した光学系を用いた露光装置によってエッチング媒体で覆われた半導体ウェハの表面上にシャープに投影され、ひいては工程ｃ）において局所的な光強度の制御のために使用される。
【００６６】
半導体材料の光吸収のスペクトル依存性は、適した光源の選択に関して重要である。例えば、光アークランプは幅広いスペクトルおよび高い光強度の点で優れており、つまり半導体ウェハ全体の露光に関して良好に役立つ。適したフィルター（ハイパス、ローパス）の使用によって、適切な波長領域が調整されうる。しかしながら原則的に、半導体ウェハの表面での所望された電荷キャリア濃度と電荷キャリア濃度の所望された深さプロファイルとを生じさせる全ての光源が使用されうる。例えば、水銀灯またはナトリウムランプ、レーザーまたはＬＥＤも適している。
【００６７】
例えば光源２（図１）として、２００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長領域において光を放射するハロゲンランプが使用されえ、その結果、半導体ウェハの露光されるべき面上に１〜１００ｍＷ／ｃｍ２の露光強度が当てられる。その際、波長領域は１つ以上の固定されたフィルターによって狭められえ、かつ加工されるべき半導体材料に適合させられうる。
【００６８】
有利には光学系４は、半導体ウェハ７の処理されるべき面が出来る限り均一に面全体で露光されるように設計され、すなわち有利には、光源と半導体ウェハとの間にフィルター３が存在しない場合には±１０％未満の偏差で露光されるように設計される。代替案として、光源または光学系に起因する露光不均一性は、グレースケールの算定に関するアルゴリズムにおいて考慮されえ、かつそれにより補整されうる。
【００６９】
本発明の一実施態様において、工程ａ）において得られた半導体ウェハの測定結果は、この半導体ウェハに正確に適合させられたフィルター３（図２）の製造のために使用され、該フィルターは引き続き工程ｃ）においてこの半導体ウェハの露光において使用される。使用されるエッチング媒体とエッチングされるべき半導体材料からの組み合わせにおいて、光強度の上昇とともにエッチング反応の除去率が上昇するかまたは減少するかに応じて、フィルターは、とりわけ高いエッチング除去が必要とされる領域では、使用される波長領域内でとりわけ高いまたはとりわけ僅かな光透過性を有していなければならない。このフィルターのグレースケールは、上記のアルゴリズムにより計算されうる。
【００７０】
フィルター自体は様々な方法で作製されえ、例えば印刷法におけるフィルターシートの製造によって、または個々に制御可能な多数のＬＣＤ素子を有するＬＣＤフィルターの使用によって作製されうる。しかしながら原則的に、ほぼ０〜１００％の透過率を可能とし、また適した局所分解能を可能とする全ての種類のフィルターが適している。半導体ウェハ７のために製造されたフィルター３は、該半導体ウェハ７の露光のために、フィルター３がエッチング媒体により覆われた半導体ウェハ７の面上に正確に結像されるように、露光装置１において適した方法で光源２と半導体ウェハ７との間に取り付けられる。
【００７１】
また位置によって異なる光透過性を有するフィルターの代わりに、位置によって異なる反射率を有する相応して製造されたミラーも使用されうる。
【００７２】
そのつど１つの半導体ウェハのためにのみ使用されうるフィルターまたはミラーの製造は非常に煩雑である。この理由から、本発明の以下の実施形態がとりわけ有利である：工程ａ）において測定された位置に依存するパラメータの値から、制御ユニット１０、有利にはコンピューターを用いることによって、グレースケールチャートが算定される。そのために上記のアルゴリズムが使用されうる。工程ｃ）における半導体ウェハ７の露光は投影装置によって行われ、該装置はこのグレースケールチャートの画像を半導体ウェハ７の面に投影する。このケースにおいて露光装置１は、固定されたフィルターまたはミラーを使用することなくグレースケールチャートの画像を半導体ウェハに直接投影することができる投影装置である。有利には、該投影装置はデータプロジェクターまたはビデオプロジェクター（いわゆる"ビーマー"）の原理に従って動作する。その際、投影ランプ２の光は、制御可能な透過ＬＣＤユニット３に導通されるか、または制御可能なミラーチップ（数ｃｍ２サイズのチップ上の微視的に小さい何十万個のミラーからのマトリックス）を介して偏向される。例えば、現在市販されているようなこの種の投影装置が可能とするのは、１０２４×７６８ドットの分解能による０〜１００％の範囲の光透過率の制御である。これにより３００ｍｍの直径を有する処理されるべき半導体ウェハの表面上に約６．５ドット／ｍｍ２の厚さが生じる。
【００７３】
エッチング処理中、定義された均一な温度の調整のために加熱または冷却が使用されうる。有利には、全てのエッチング媒体において、温度は半導体材料と必要とされる材料除去量とに依存して、適した除去率が得られるように選択される。
【００７４】
工程ｃ）におけるエッチング処理中の材料除去量の現場での測定は、最適化されるべきパラメータの測定のために組み込まれた測定システムの使用によって可能であり、その際、最新の測定データが制御ユニット１０へ即座に転送されかつ処理されうる。
【００７５】
本発明の有利な一実施態様において、工程ｃ）後および工程ｄ）前の付加的な工程ｃ）において、半導体ウェハの面全体のエッチング処理が露光なしでかまたは面全体を同時に露光しながら実施され、その際、光強度は半導体ウェハの面全体で一定であり、その結果、位置に依存しない一定の材料除去が達成される。この工程により、必要とされるケースにおいては、半導体ウェハまたはＳＯＩウェハの半導体層が、求められる目標厚さにまで薄化させられる。この二段階のプロセスの場合、局所的に異なる光強度の算定に際して、測定されたパラメータの不均一性のみが考慮される。工程ｂ）における均一化後、半導体ウェハまたは半導体層は工程ｃ）において所望された厚さへと低減される。
【００７６】
しかし均一化および薄化からの組み合わせは、一段階のプロセスとしても実施されうる。このケースにおいては、局所的に異なる光強度の算定に際して、所望された最終厚さになるまで必要とされる除去全体量が考慮される。
【００７７】
工程ｄ）−エッチング媒体の除去
本発明による方法の最終工程において、エッチング媒体は半導体ウェハの面から除去される。有利には、除去は、エッチング媒体の層に洗浄液体を施与することによって行われ、それによってエッチング媒体は希薄化されかつ洗い落とされる。有利には、洗浄液体は溶媒、例えば水である。有利には、この工程も図１に表された装置において、つまり回転する保持装置１２により実施される。超音波を同時に作用させることにより、エッチング媒体の洗い落としがサポートされる。
【００７８】
生成物
本発明による方法により、きわめて平坦な表面を有する半導体ウェハおよびきわめて均一な層厚を有するＳＯＩウェハの製造が可能となる。
【００７９】
殊に本発明による方法により、その表側の面が最大０．０９μｍのＧＢＩＲ、２ｍｍのエッジ除外スペースにてパーシャルサイトを含めたサイズ２６×８ｍｍ２の測定窓において最大０．０５μｍのＳＦＱＲｍａｘおよび半導体ウェハのエッジから１ｍｍ〜３ｍｍの距離間隔の範囲において測定された、表側の面で最大０．２μｍのエッジロールオフを有する半導体ウェハの製造が可能となる。
【００８０】
有利には、本発明により製造された半導体ウェハは、そのうえさらに２ｍｍのエッジ除外スペースにてパーシャルサイトを含めたサイズ２６×８ｍｍ２の測定窓において最大０．０３μｍのＳＦＱＲｍａｘによって際立つ。
【００８１】
本発明により、その表側の面が２ｍｍのエッジ除外スペースにてサイズ２×２ｍｍ２の測定窓において最大１６ｎｍのナノトポグラフィ（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ偏差）を有する半導体ウェハの製造も可能となる。
【００８２】
本発明により製造される大いに平坦な、殊に単結晶シリコンから成る半導体ウェハは、半導体産業における使用のために、殊に６５ｎｍ以下の線幅を有する電子素子の製造に適している。それはまた、接合されたＳＯＩウェハを製造するためのドナーウェハまたはキャリアウェハとしてとりわけ良好に適しており、殊にその理由は、単に２ｍｍにしかすぎない非常に僅かなエッジ除外スペースの場合にもエッジロールオフを含めた平坦度が保証されるからである。
【００８３】
本発明により、半導体層およびキャリアウェハを包含するＳＯＩウェハの製造も可能となり、その際、半導体層は１００ｎｍ未満の厚さを有し、かつ半導体層の平均厚さからの相対標準偏差は２ｍｍのエッジ除外スペースにて最大３％である。半導体層の厚さの相対標準偏差は、以下で層厚均一性とも称される。
【００８４】
有利には、本発明により製造されたＳＯＩウェハは、最大１００ｎｍの層厚の場合、そのうえさらに２ｍｍのエッジ除外スペースにて最大１％の層厚均一性によって際立つ。
【００８５】
とりわけ有利なのは、まず先にドナーウェハおよびキャリアウェハに本発明による方法を適用してから、これらを互いに結合し、その後、半導体層を有するキャリアウェハをドナーウェハの残りの部分から分離し、引き続きそのようにして製造されたＳＯＩウェハを、半導体層の厚さを均一にするため再度、本発明による方法に供することである。このように製造されたＳＯＩウェハは、上述の特性に加えて、最大０．１μｍのＧＢＩＲおよび２ｍｍのエッジ除外スペースにてサイズ２６×８ｍｍ２の測定窓においてパーシャルサイトを含めた最大５３ｎｍのＳＦＱＲｍａｘおよび半導体ウェハのエッジから１ｍｍ〜３ｍｍの距離間隔の範囲において測定された、表側の面で最大０．２５μｍのエッジロールオフによって際立つ。
【００８６】
本発明による方法は、厚い半導体層を有するＳＯＩウェハにも適用可能であるため、それにより半導体層およびキャリアウェハを包含するＳＯＩウェハの製造も可能となり、その際、半導体層は０．１μｍ〜８０μｍの範囲の厚さを有し、かつ半導体層の平均厚さからの相対標準偏差は２ｍｍのエッジ除外スペースにて最大４％である。
【００８７】
有利には、厚い半導体層を有する本発明により製造されたＳＯＩウェハは、そのうえさらに２ｍｍのエッジ除外スペースにて最大２％の層厚均一性によって際立つ。
【００８８】
ＳＯＩウェハが、薄い半導体層を有するＳＯＩウェハに関して上で記載されたように、ドナーウェハおよびキャリアウェハ、引き続きＳＯＩウェハへの本発明による方法の適用によって製造されることが有利であり、こうして製造される場合、厚い半導体層を有するＳＯＩウェハは付加的に最大０．１１μｍのＧＢＩＲおよび２ｍｍのエッジ除外スペースにてサイズ２６×８ｍｍ２の測定窓においてパーシャルサイトを含めた最大５５ｎｍのＳＦＱＲｍａｘおよびＳＯＩウェハのエッジから１ｍｍ〜３ｍｍの距離間隔の範囲において測定された、表側の面で最大０．３μｍのエッジロールオフによって際立つ。
【００８９】
それ以外に有利には、厚い半導体層または薄い半導体層を有する本発明により製造されたＳＯＩウェハは、２ｍｍのエッジ除外スペースにてサイズ２×２ｍｍ２の測定窓において最大１６ｎｍの、有利には最大８ｎｍの、およびとりわけ有利には最大２ｎｍのナノトポグラフィ（ｐｅａｋ ｔｏ ｖａｌｌｅｙ）を有する。
【００９０】
実施例
実施例１
直径２００ｍｍを有するＳＯＩウェハが処理される場合、ドナーウェハのシリコン層をキャリアウェハへ移すことによって製造される。ウェハの厚さは７３０μｍであり、酸化シリコン層の厚さは１２０ｎｍであり、酸化シリコン層の上に存在するシリコン層の目標厚さは６０ｎｍである。
【００９１】
工程ａ）において、シリコン層の厚さを位置に依存して干渉計を用いることにより正確に測定する。４０００個の測定ポイントと１ｍｍのエッジ除外スペースをともなう測定の結果、６７．５ｎｍの平均層厚が得られ、その際、標準偏差は３．５ｎｍで、かつ最大層厚と最小層厚との差は８．８ｎｍである。図２には、直径に沿った厚さプロファイル、すなわちｎｍの単位で測定された半導体層の厚さｔＳＯＩが、ｍｍの単位で測定された半径方向のポジションｒの関数として表示されている。厚さ測定値をコンピューターに保存し、かつグレースケールチャートに換算した。その際、より大きい層厚を有する位置では、グレースケールチャート上での透過性の割合はより僅かとなり、そうしてこれらの箇所ではより僅かな露光が行われ、ひいてはより高い除去率が達成され、かつ逆にされる。
【００９２】
引き続き工程ｂ）において、エッチング媒体をゲルの形でシリコン層の表面上にスピンコーティングすることによって施与する。エッチング媒体は、ＨＦ５％およびＨ２Ｏ２１０％を含有し、かつキサンタン０．７％により増粘されてゲルが得られる水溶液から成る。（全ての百分率データは質量割合に関する）。ゲルは約９００ｍＰａｓの粘度を有する。スピンコーティングに際して、エッチング媒体はシリコン層の面全体に約０．３ｍｍの厚さの均一な膜を形成する。スピンコーティング中にＳＯＩウェハを完全に露光され、除去率はつまり非常に僅かである。
【００９３】
シリコン層をエッチング媒体で面全体を覆った後、工程ｃ）において前もって算定されたグレースケールチャートをビーマーによって正しいアライメントおよびサイズにおいてＳＯＩウェハのシリコン層に投影する。このようにしてシリコン層の表面を局所的に異なる光強度で照射する。使用される波長領域は２５０〜４００ｎｍであり、光強度はウェハ上で局所的に約５〜１００ｍＷ／ｃｍ２の間で変わる。エッチング処理は室温で５．５分間続けられ、平均エッチング率は１．４ｎｍ／分となる。引き続き、エッチング媒体をシリコン層の表面から除去しかつエッチングプロセスを停止させるために、ＳＯＩウェハを即座に脱イオン水により洗浄する。その後、ＳＯＩウェハを装置から取り出し、従来技術により乾燥させる。
【００９４】
次いで、エッチング処理前のと同じ厚さ測定法により、位置に依存するシリコン層の厚さを再び測定する。そのとき平均層厚は６０．４ｎｍとなり、その際、標準偏差は０．５ｎｍで、最大層厚と最小層厚との差は２．６ｎｍである。直径に沿った図３の厚さプロファイルは、シリコン層が明らかに平坦化されたことを示す。
【００９５】
実施例２
チョクラルスキー法に従って引き上げられ、ホウ素でドーピングされた単結晶（比抵抗１〜１０Ωｃｍ）から製造し、かつ除去ポリッシングに供された３００ｍｍの直径を有する４つのシリコンウェハにおいて、１ｍｍのエッジ除外スペースにより、工程ａ）において局所的な平坦度を測定する。面要素のサイズが２６×８ｍｍ２である測定装置ＡＤＥ ９９００ Ｅ＋を使用する。表１には、パーシャルサイトを含めて測定されたＳＦＱＲｍａｘ値が示される。
【００９６】
ＡＤＥ測定の生データ（個々の測定値）をコンピューターに保存し、かつグレースケールチャートに換算する。引き続き、シリコンウェハを個々に実施例１と同じように処理する。しかしながらエッチング媒体として、フッ化アンモニウム１０モル／ｄｍ３および過酸化水素１モル／ｄｍ３を含有し、かつキサンタン０．７％により増粘されてゲルが得られる水溶液を使用する。ゲルは約９００ｍＰａｓの粘度を有し、かつスピンコーティングに際して、シリコンウェハの表側の面全体を覆う厚さ約０．３ｍｍの均一な膜を形成する。実施例１におけるようなビーマーの使用下でエッチング処理を約９分間続け、その際、局所的な光強度は約５〜５０ｍＷ／ｃｍ２の範囲において変化する。
【００９７】
エッチング処理の終了後、各シリコンウェハから実施例１と同じようにエッチング媒体を取り除き、乾燥させ、かつ新たに局所的な平坦度を測定する。表１により、ＳＦＱＲｍａｘ値（ｎｍ記載）が本発明によるエッチング処理によって明らかに低減されたことが示される。
【００９８】
【表１】
2009536784.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明による方法を実施するのに適している装置の構造を概略的に示す図
【図２】従来技術により製造されたＳＯＩウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す図
【図３】本発明による方法に供した後の、図２に表されたＳＯＩウェハのシリコン層の半径方向の厚さプロファイルを示す図
【符号の説明】
【０１００】
１  露光装置、  ２  光源、  ３  フィルター、  ４  測定装置、  ５  露光、  ６  エッチングチャンバー、  ７  半導体ウェハ、  ９  システム、  １０  制御ユニット、  １２  保持装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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