(57)【要約】【課題】  ウェハの亀裂を簡易に検出できるウェハの検査方法を提供する。【解決手段】  ７５０℃以上に設定された加熱雰囲気から冷却雰囲気へ所定の移動速度でウェハを移動させて前記ウェハを急速冷却し、前記ウェハの亀裂部に割を生じさせる急速冷却工程を有することを特徴とするウェハの検査方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
７５０℃以上に設定された加熱雰囲気から冷却雰囲気へ所定の移動速度でウェハを移動させて前記ウェハを急速冷却し、前記ウェハの亀裂部に割を生じさせる急速冷却工程を有することを特徴とするウェハの検査方法。
【請求項２】
前記移動速度は、前記ウェハの中心部と外周部の最大温度差が１３５℃以上となるものであることを特徴とする請求項１記載のウェハの検査方法。
【請求項３】
前記移動速度は、２００ｍｍ／分以上であることを特徴とする請求項１記載のウェハの検査方法。
【請求項４】
前記冷却雰囲気温度は、１００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウェハの検査方法。
【請求項５】
前記急速冷却工程において、冷却用ガスを前記冷却雰囲気内に送り込むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウェハの検査方法。
【請求項６】
前記加熱雰囲気温度及び前記移動速度は以下の工程
（ａ）所定の加熱雰囲気温度に設定された加熱雰囲気内でウェハを加熱する工程と、
（ｂ）前記加熱雰囲気から１００℃以下の冷却雰囲気に所定の移動速度で前記ウェハを移動させて前記ウェハを冷却する際に、前記ウェハの中心部と外周部の温度を測定し、前記ウェハ中心部と外周部の最大温度差を算出する工程と、
（ｃ）前記加熱雰囲気から取り出された前記ウェハの割れ率を算出する工程と、
（ｄ）前記加熱雰囲気温度、前記移動速度、前記最大温度差及び前記ウェハの割れ率とを関連づけてデータとして記録媒体に記録する工程と、
（ｅ）前記（ａ）〜（ｄ）工程を繰り返す工程と、
（ｆ）得られたデータの中から、割れ率が０．００５未満及び最大温度差が１３５℃以上のうち少なくとも一方の要件を満たすデータに基づいて前記加熱雰囲気温度及び移動速度を決定する工程と、
を有する測温試験により定められることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のウェハの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハの検査方法に関する。さらに詳しくはウェハの亀裂を簡易に検出できるウェハの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＬＳＩ等の半導体製造プロセスにおいて、ウェハ表面の処理工程例えば化学気相成長（CVD）の処理条件を一定に保ち、製品の歩留まりの向上や高集積なデバイスを製造するためにダミーウェハが用いられている。
【０００３】
ウェハ表面の処理工程においてCVD装置からダミーウェハを取り出すと、ダミーウェハに熱応力がかかる。この場合、ダミーウェハに亀裂があるとその亀裂が起点となって割れが生じる。そして、ダミーウェハに割れが生じると製造ラインを停止させるだけでなく、デバイス製品となるシリコンウェハを破損させてしまう。そのため、ダミーウェハの亀裂を検査する方法が求められていた。
【０００４】
ダミーウェハを始めとするウェハ表面の亀裂を検出する方法としては外観検査法や超音波探傷法等が挙げられる（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、割れに至る亀裂と、割れに至らない深さの浅い傷例えば加工痕とを区別して検出することは極めて困難であり、ウェハの亀裂を簡易に検査できる工業的に使用可能な検査方法が見当らなかった。
【非特許文献１】「セラミックサイエンスシリーズ５、エンジニアリングセラミックス」２０２頁〜２０５頁、技報堂出版株式会社、１９８４年９月２５日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上より、ウェハの亀裂を簡易に検出できるウェハの検査方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は、以下の記載事項に関する：
（１）  ７５０℃以上に設定された加熱雰囲気から冷却雰囲気へ所定の移動速度でウェハを移動させて前記ウェハを急速冷却し、上記ウェハの亀裂部に割を生じさせる急速冷却工程を有するウェハの検査方法。
（２）  上記移動速度は、上記ウェハの中心部と外周部の最大温度差が１３５℃以上となるものである上記（１）１記載のウェハの検査方法。
（３）  上記移動速度は、２００ｍｍ／分以上である上記（１）記載のウェハの検査方法。
（４）  上記冷却雰囲気温度は、１００℃以下である上記（１）〜（３）のいずれかに記載のウェハの検査方法。
（５）  上記急速冷却工程において、冷却用ガスを前記冷却雰囲気内に送り込む上記（１）〜（４）のいずれかに記載のウェハの検査方法。
（６）  上記加熱雰囲気温度及び上記移動速度は以下の工程
（ａ）所定の加熱雰囲気温度に設定された加熱雰囲気内でウェハを加熱する工程と、
（ｂ）上記加熱雰囲気から１００℃以下の冷却雰囲気に所定の移動速度で上記ウェハを移動させて上記ウェハを冷却する際に、上記ウェハの中心部と外周部の温度を測定し、上記ウェハ中心部と外周部の最大温度差を算出する工程と、
（ｃ）上記加熱雰囲気から取り出された前記ウェハの割れ率を算出する工程と、
（ｄ）上記加熱雰囲気温度、上記移動速度、上記最大温度差及び上記ウェハの割れ率とを関連づけてデータとして記録媒体に記録する工程と、
（ｅ）上記（ａ）〜（ｄ）工程を繰り返す工程と、
（ｆ）得られたデータの中から、割れ率が０．００５未満及び最大温度差が１３５℃以上のうち少なくとも一方の要件を満たすデータに基づいて上記加熱雰囲気温度及び移動速度を決定する工程と、
を有する測温試験により定められる上記（１）〜（５）のいずれかに記載のウェハの検査方法。
【発明の効果】
【０００７】
ウェハの亀裂を簡易に検出できるウェハの検査方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者らは、ウェハを加熱雰囲気から冷却雰囲気に移動させてウェハを急速冷却すると、ウェハの亀裂が起点となってウェハに割れが生じることを知見した。そして本発明者らは、ウェハの割れが特にウェハの外周部で生じ易いことに着目し、割れの原因について鋭意検討した。その結果、ウェハの内周部と外周部の温度差、特に加熱雰囲気から冷却雰囲気にウェハを移動させるときに生じる温度差が割れに大きく起因することを知見した。そこで、所定の条件下でウェハを加熱及び急速冷却し、人為的にウェハに割れを生じさせることで、ウェハの亀裂を簡易に検出できることを見出した。本発明は上記知見に基づくものであり、以下に実施形態を挙げて本発明を説明するが、本発明が以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【０００９】
まず、本実施形態に用いられる加熱炉とウェハについて説明する。加熱炉としては、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような、加熱コイル１１を備える加熱部１０と、加熱部１０の下方に隣接して設けられた冷却部２０と、ウェハボート３２及び断熱部３１を備えるウェハ配置部３０と、を有する昇降式加熱炉を用いた。ウェハ配置部３０は、昇降手段（図示せず）により、加熱部１０と冷却部２０の間を５０ｍｍ／分以上で行き来可能に構成されている。また加熱部１０と冷却部２０の間に備えられたシャッター２１により加熱雰囲気及び冷却雰囲気が維持されるように形成されている。冷却部２０の容積は２．８ｍ３であり、冷却部２０には８ｍ３／分で冷却用ガスが送り込まれるように形成されている。ウェハとしては、直径３００ｍｍ、厚み０．７ｍｍの炭化ケイ素焼結体からなる鏡面研磨されたダミーウェハ３３を用いた。複数枚のダミーウェハ３３をウェハボート３２に充填した。
【００１０】
（測温試験）
本実施形態にかかるウェハの検査方法の加熱雰囲気温度及び移動速度は以下の工程
（ａ）所定の加熱雰囲気温度に設定された加熱雰囲気内でウェハを加熱する工程と、
（ｂ）上記加熱雰囲気から１００℃以下の冷却雰囲気に所定の移動速度で上記ウェハを移動させて上記ウェハを冷却する際に、上記ウェハの中心部と外周部の温度を測定し、上記ウェハ中心部と外周部の最大温度差を算出する工程と、
（ｃ）上記加熱雰囲気から取り出された上記ウェハの割れ率を算出する工程と、
（ｄ）上記加熱雰囲気温度、上記移動速度、上記最大温度差及び上記ウェハの割れ率とを関連づけてデータとして記録媒体に記録する工程と、
（ｅ）上記（ａ）〜（ｄ）工程を繰り返す工程と、
（ｆ）得られたデータに基づいて前記加熱雰囲気温度及び移動速度を決定する工程と、
を有する測温試験により決定した。以下各工程毎に詳細に説明する。
【００１１】
（ａ）工程
図１（ａ）〜（ｃ）に示すような昇降式加熱炉を用意する。用意した加熱炉内の加熱雰囲気温度を６００℃以上１０００℃以下に設定する。加熱雰囲気温度が６００℃未満であると、亀裂の割効果が小さくなるため好ましくない。また加熱雰囲気温度が１０００℃を超えると加熱炉を傷めるため好ましくない。そしてウェハ配置部３０を冷却部２０から加熱部１０に上昇させてウェハを加熱する。
【００１２】
（ｂ）工程
ウェハ配置部３０を所定の下降速度で加熱部１０から冷却部２０へ下降させる。冷却部２０にはウェハの物性に影響を与えない冷却用ガス、例えば空気、窒素ガス及びアルゴンガス等を挿入することが好ましい。ウェハの急冷効果が上がるからである。ここでは冷却部２０に窒素ガスを８ｍ３／分で挿入した。そしてウェハが常温に達するまでウェハの中心部と外周部の温度を測定する。測定はダミーウェハ３３のうちの一枚に、図２（ａ）（ｂ）に示すように中心部と外周部に取付けた熱電対により行う。そして、図３に示すようにウェハ中心部と外周部の最大温度差を算出する。
【００１３】
（ｃ）工程
次に、ウェハの割れ率（割れ数／試験枚数）を算出する。
【００１４】
（ｄ）工程
【表１】
2006190706.tif 000002
【００１５】
その後表１に示すように、加熱雰囲気温度、移動速度、最大温度差及びウェハの割れ率を関連づけて、データとして記録媒体に記録する。記録媒体としては「コンピュータ読取り可能な記録媒体」が挙げられる。例えば、コンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などが挙げられる。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯディスク、カセットテープ、オープンリールテープなどが「コンピュータ読取り可能な記録媒体」に含まれる。尚、表１の割れ率の欄の括弧内には、（割れ数／試験枚数）を示した。同一の下降速度条件においてはウェハを入れ替えることはせず、最初に充填したウェハを各炉内温度条件において再度使用した。
【００１６】
（ｅ）工程
上記（ａ）〜（ｄ）工程を繰り返す。具体的には降下速度を一定に保ち、実験回数が増える毎に炉内温度を序々に上げていく。そして炉内温度が１０００℃になるまで実験を繰り返す。次に試験用ウェハを入れ替える。その後降下速度を上げた後、上記と同様に実験回数が増える毎に炉内温度を上げてゆく。例えば最初の測温条件が、降下速度１００ｍｍ／分、炉内温度６００℃であれば、それ以降の測温条件は、降下速度１００ｍｍ／分、炉内温度７５０℃、８００℃、９００℃、１０００℃となる。そして降下速度１００ｍｍ／分、炉内温度１０００℃の実験が終了した後、ウェハを入れ替えた後、降下速度２００ｍｍ／分、炉内温度６００℃で実験を行う。それ以降の測温条件は、降下速度２００ｍｍ／分、炉内温度７５０℃、８００℃、９００℃、１０００℃となる。
【００１７】
（ｆ）工程
得られたデータの中から最適な検査条件を決定する。具体的には以下の（１）（２）のいずれか１つの要件を満たすことが好ましく、表１の太線で囲われた測温条件に示されるように全ての要件を満たすことがさらに好ましい。
（１）割れ率が０．００５未満である。  
（２）最大温度差が１３５℃以上である。  
また（１）（２）の要件を満たす場合、検査精度を上げる観点からは炉内温度がより高い条件、即ち８００℃以上が好ましく、９００℃以上がさらに好ましい。また割れ率は、０．００３以下が好ましく、０．００２以下がさらに好ましい。最大温度差は、１５０℃以上がより好ましく、１６０℃以上がさらに好ましい。割れ率及び最大温度差が同等の場合、経済的観点からは炉内温度が低い条件が都合がよい。
【００１８】
（ウェハの検査方法）
次に以上の測温試験結果に基づいてウェハの検査を行う。本実施形態にかかるウェハの検査方法は、
（ａ）加熱雰囲気温度が７５０℃以上に設定された加熱雰囲気内にウェハを挿入し上記ウェハを加熱する加熱工程と、
（ｂ）上記加熱雰囲気から冷却雰囲気へ所定の移動速度で上記ウェハを移動させて上記ウェハを急速冷却し、上記ウェハの亀裂部に割を生じさせる急速冷却工程と、を有する。以下工程毎に詳細に説明する。
【００１９】
（ａ）工程
まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような昇降式加熱炉を用意する。用意した加熱炉内の加熱雰囲気温度を７５０℃以上１０００℃以下に設定する。加熱雰囲気温度が７５０℃未満であると、亀裂の割効果が得られなくなるため好ましくない。また加熱雰囲気温度が１０００℃を超えると加熱炉を傷めるため好ましくない。そしてウェハ配置部３０を冷却部２０から加熱部１０に上昇させてウェハを加熱する。
【００２０】
（ｂ）工程
ウェハ配置部３０を所定の下降速度で加熱部１０から冷却部２０へ下降させる。移動速度としては、上記ウェハの中心部と外周部の最大温度差が１３５℃以上、好ましくは１５０℃以上となるものが好ましい。また移動速度は、１００ｍｍ／分〜４００ｍｍ／分が好ましく、２００ｍｍ／分〜４００ｍｍ／分がさらに好ましい。
【００２１】
冷却部２０の冷却雰囲気温度は、１００℃以下が好ましく、常温程度がさらに好ましい。ウェハの物性に影響を与えない冷却用ガス、例えば空気、窒素ガス及びアルゴンガス等を冷却部２０内に送り込むことが好ましい。急速冷却効果が上がるからである。
【００２２】
（ａ）（ｂ）工程のようにウェハを加熱雰囲気から冷却雰囲気に移動させてウェハを急速冷却すると、ウェハの外周部と内周部間の温度差により引張り応力が生じる。そして、ウェハの表面に亀裂があるとその亀裂が起点となってウェハに目視可能な割れが生じる。つまりウェハに人為的に割れを生じさせることで、ウェハの亀裂を簡易に検出することができる。さらに、割れが生じたウェハを取り除くことで亀裂のないウェハを提供することができる。
【００２３】
以上説明したウェハの検査方法は、ダミーウェハの検査に限定されることなく種々のウェハの検査に用いられる。また検査対象となるウェハの材質は特に限定されないが、好ましくは炭化ケイ素焼結体からなるウェハの検査に用いられる。また、測温試験はウェハの検査方法とは独立して行われる。そのため、ウェハの検査方法を実施する毎に測温試験を行う必要はない。ウェハを加熱する際は、予め加熱雰囲気が形成された加熱部１０にウェハ配置部３０を挿入する他に、ウェハ配置部３０を加熱部１０に移動させた後に加熱部１０を所定の加熱雰囲気に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１（ａ）は昇降式加熱炉の概略断面図を示す（その１）。  図１（ｂ）は昇降式加熱炉の概略断面図を示す（その２）。  図１（ｃ）は昇降式加熱炉の概略断面図を示す（その３）。
【図２】図２はウェハの内周と外周の温度の測定方法の概略図を示す。
【図３】図３はウェハの内周と外周の温度の測定結果と温度差を示すグラフを示す。
【符号の説明】
【００２５】
１０…加熱部
１１…加熱コイル
２０…冷却部
２１…シャッター
３０…ウェハ保持部
３１…断熱部
３２…ウェハボート
３３…ダミーウェハ
４０…ウェハ保持部
【図１】
2006190706.tif 000003
【図２】
2006190706.tif 000004
【図３】
2006190706.tif 000005