(57)【要約】【課題】安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることができ、かつ、該穴を掘るボールが繰り返し使用できて非常に長持ちする半導体ウェーハ用ドリラーを提供する。【解決手段】少なくとも、半導体ウェーハＷを保持するステージ４と、ステージ４に保持された半導体ウェーハＷに穴を掘るボール１と、ボール１を挟持して回転させる回転機構１５とからなる半導体ウェーハ用ドリラーであって、前記回転機構１５が、少なくとも、ボール１を回転させる駆動シャフト２と、駆動シャフト２の反対側からボール１を支持する回転可能な従動受け３とを有し、従動受け３と駆動シャフト２とによって炭化ケイ素からなるボール１を挟持し、駆動シャフト２を回転させることによりボール１を回転させるとともに研磨剤を供給し、ステージ４に保持した半導体ウェーハＷにボール１を接触させることで半導体ウェーハＷに穴を掘るものであることを特徴とする半導体ウェーハ用ドリラー。【選択図】  図１
2006272534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、半導体ウェーハを保持するステージと、該ステージに保持された半導体ウェーハに穴を掘るボールと、該ボールを挟持して回転させる回転機構とからなる半導体ウェーハ用ドリラーであって、前記回転機構が、少なくとも、前記ボールを回転させる駆動シャフトと、該駆動シャフトの反対側から前記ボールを支持する回転可能な従動受けとを有し、該従動受けと前記駆動シャフトとによって炭化ケイ素からなる前記ボールを挟持し、前記駆動シャフトを回転させることにより前記ボールを回転させるとともに研磨剤を供給し、前記ステージに保持した半導体ウェーハに前記ボールを接触させることで前記半導体ウェーハに穴を掘るものであることを特徴とする半導体ウェーハ用ドリラー。
【請求項２】
前記回転機構が、前記駆動シャフトと、前記従動受けと、前記従動受けを軸支する軸受けと、該軸受けを固定するブロックとからなり、該ブロックは固定された支持シャフトに連結されて支持されるものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ用ドリラー。
【請求項３】
前記軸受けが、ボールベアリングを有するものであることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハ用ドリラー。
【請求項４】
前記穴を掘るボールが、鏡面研磨されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体ウェーハ用ドリラー。
【請求項５】
前記ステージが上下に移動可能であり、半導体ウェーハを保持した前記ステージを上に移動させることにより、前記回転機構により挟持された前記ボールを前記半導体ウェーハに接触させるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の半導体ウェーハ用ドリラー。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の半導体ウェーハ用ドリラーにより半導体ウェーハに掘った穴の径を測定することによって、前記半導体ウェーハの表面層の厚さを測定する方法。
【請求項７】
前記半導体ウェーハとして、シリコンウェーハの表面層の厚さを測定することを特徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハの表面層の厚さ測定方法。
【請求項８】
前記半導体ウェーハの穴の径の測定を行う前に、前記半導体ウェーハをフッ酸処理することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体ウェーハの表面層の厚さ測定方法。
【請求項９】
前記厚さを測定する表面層として、拡散層またはエピタキシャル層の厚さを測定することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の半導体ウェーハの表面層の厚さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハを保持するステージと、該ステージに保持された半導体ウェーハに穴を掘るボールと、該ボールを挟持して回転させる回転機構とからなる半導体ウェーハ用ドリラーおよびこれにより掘った穴の径の測定をすることによる半導体ウェーハの表面層の厚さ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、拡散層やエピタキシャル層等の半導体ウェーハの表面層の厚さ測定においては、例えば、ＳＲ法と呼ばれる、拡がり抵抗を用いた表面層の評価方法が用いられてきた。このＳＲ法では、先ず半導体ウェーハを１ｃｍ角程度の大きさに劈開分割して、これを角度付き研磨治具に固定し、次にこれを斜めに研磨加工して、試料を作製する必要がある。
【０００３】
このようにして作製した試料の研磨面に、２本のプローブを立てる。次に、これらのプローブを、一定の間隔に保持しながら、表面層の表面側から、深さ方向に向かって移動させる。以上のような操作を通じて、プローブ間の拡がり抵抗を測定し、試料の表面からの抵抗の分布を求める。そして、この抵抗の分布特性に基づき、試料表面から、拡散層の接合部に対応する抵抗値が得られる位置までの距離を求め、これに対応付けて表面層の厚さを測定する。
【０００４】
ところが、従来のＳＲ法には測定装置および測定者の個体差が大きいという問題がある。これらの個体差は、測定研磨面のラップ状態による変化のばらつき、測定プロファイルの読み取り誤差のばらつき、装置の保守管理によるばらつき等が、原因とされる。そして、これらのばらつきを抑えるためには、測定者の経験と熟練が必要である。その上、上記のように測定前のサンプルの作製に非常に手間がかかり、時間とコストがかかる。
【０００５】
また、近年、ＳＲ法のように測定対象である半導体ウェーハの破壊を伴わない、遠赤外線を用いた表面層の測定方法が開発されているが、かかる方法を用いる場合にも測定する表面層に応じた較正値を求めるため、予め、遠赤外線を用いた測定と同時に、上記のＳＲ法のような他の手法で測定対象と同じ表面層の深さを測定する必要がある（特許文献１、特許文献２）。従って、結局大変な時間とコストがかかってしまう。
【０００６】
上記のように、従来のＳＲ法を用いて半導体ウェーハの表面層の厚さ測定する場合、非常に時間がかかり、コストも高い上に、測定精度が悪い。
そこで、他の半導体ウェーハの表面層の厚さを簡易かつ正確に求める方法として、所定のドリラーを用いて半導体ウェーハ表面に穴を掘って、該穴の径の測定を行うスフェリカルドリル法がある。
【０００７】
かかる方法においては、半導体ウェーハを保持するステージと、該ステージに保持された半導体ウェーハに穴を掘るボールと、該ボールを挟持して回転させる回転機構とからなる半導体ウェーハ用ドリラーを用いる。まず、測定対象である表面層を有する半導体ウェーハを前記ステージに保持した後に、前記ボールを、前記回転機構により回転させながら前記ステージに保持した半導体ウェーハに接触させることで、前記半導体ウェーハに穴を掘る。そして、該穴の径を測定することにより、表面層の厚さを測定することができる。
【０００８】
このような半導体ウェーハ用ドリラーにおいて、従来、前記ボールとしてスチールボールが用いられており、半導体ウェーハの穴を掘るための研磨剤としてダイヤモンドペーストを使用していた。そのために、ボール自体がウェーハの研削や研磨剤によりキズがついてしまい長持ちしないばかりか、きれいな円形の穴を掘ることも困難である。
【０００９】
また、従来の半導体ウェーハ用ドリラーは、ボール支持部も不安定であり、３回に２回程度は掘った穴が楕円形となるため、穴をドリラーで掘りなおしたり、穴の径の測定において長軸と短軸での値で平均化した値で測定値としていたりしたため、作業の手間がかかる上に測定精度も非常に悪かった。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２４９６６２号公報
【特許文献２】特開平７−８６３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることができ、従って、測定時間の短縮および測定精度の向上が図れるとともに、該穴を掘るボールが繰り返し使用できて非常に長持ちする半導体ウェーハ用ドリラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明によれば、少なくとも、半導体ウェーハを保持するステージと、該ステージに保持された半導体ウェーハに穴を掘るボールと、該ボールを挟持して回転させる回転機構とからなる半導体ウェーハ用ドリラーであって、前記回転機構が、少なくとも、前記ボールを回転させる駆動シャフトと、該駆動シャフトの反対側から前記ボールを支持する回転可能な従動受けとを有し、該従動受けと前記駆動シャフトとによって炭化ケイ素からなる前記ボールを挟持し、前記駆動シャフトを回転させることにより前記ボールを回転させるとともに研磨剤を供給し、前記ステージに保持した半導体ウェーハに前記ボールを接触させることで前記半導体ウェーハに穴を掘るものであることを特徴とする半導体ウェーハ用ドリラーが提供される（請求項１）。
【００１３】
このように、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーは、半導体ウェーハに穴を掘るボールを炭化ケイ素製のものとすることにより、穴を掘る際にウェーハの研削や研磨剤で前記ボールにキズがついてしまうことなく、同じボールで繰り返し安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることができ、また、従来のスチールボールに比べて同じボールを繰り返し使用できて非常に長持ちする。前記回転機構は、少なくとも、前記ボールを回転させる駆動シャフトと、該駆動シャフトの反対側から前記ボールを支持する回転可能な従動受けとを有しているため、該従動受けと前記駆動シャフトが、前記ボールを挟持することにより、前記ボールを安定的に支持してスムーズに回転させることが可能となるため、一層ボールにキズを付け難くなると共に、安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることができる。
【００１４】
このとき、前記回転機構が、前記駆動シャフトと、前記従動受けと、前記従動受けを軸支する軸受けと、該軸受けを固定するブロックとからなり、該ブロックは固定された支持シャフトに連結されて支持されるものであることが好ましい（請求項２）。
このように、前記回転機構が、前記駆動シャフトと、前記従動受けと、前記従動受けを軸支する軸受けと、該軸受けを固定するブロックとからなるものとすることにより、ボールを挟持したままスムーズに回転させることができ、従来のような前記従動受けを回転させる際に軸ぶれの原因となるバネ等の弾性体を用いることを排除できる。従って、回転により軸ぶれすることなく、前記ボールをさらに安定的に支持してかつ回転させることができ、安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることができる。また、前記ブロックが固定された支持シャフトに連結されて支持されることにより、前記ブロックを介して前記支持シャフトに支持された前記従動受けと前記駆動シャフトとにより安定してボールを挟持でき、回転ぶれも生じない。
【００１５】
またこの場合、前記軸受けが、ボールベアリングを有するものであることが好ましい（請求項３）。
このように、前記軸受けがボールベアリングにより回転させるものであれば、前記従動受けをより円滑に回転させることができるため、前記ボールの回転がさらに安定的になり、円形の穴を掘ることができるとともに、回転の際に前記ボールにキズが入ることもなく、前記ボールをさらに長持ちさせることができる。
【００１６】
さらに、前記穴を掘るボールが、鏡面研磨されたものであることが好ましい（請求項４）。
前記穴を掘るボールは、炭化ケイ素製であるが、鏡面研磨することにより、さらに安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることができる。その結果、従来のドリラーで掘った場合、楕円形になりやすい、特に１−２μｍ程度の浅い穴であっても、安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることができる。
【００１７】
また、前記ステージが上下に移動可能であり、半導体ウェーハを保持した前記ステージを上に移動させることにより、前記回転機構により挟持された前記ボールを前記半導体ウェーハに接触させるものであることが好ましい（請求項５）。
このように、前記ステージが上下に移動可能であり、半導体ウェーハを保持した前記ステージを上に移動させることにより、容易に、前記回転機構により挟持された前記ボールを前記半導体ウェーハに接触させることができ、該半導体ウェーハに穴を掘ることができる。もちろん、ボールが上下に移動可能であり、ステージの上に保持した半導体ウェーハに接触するように、下に移動するようにしてもよい。
【００１８】
さらに、本発明によれば、上記の半導体ウェーハ用ドリラーにより半導体ウェーハに掘った穴の径を測定することによって、前記半導体ウェーハの表面層の厚さを測定する方法
が提供される（請求項６）。
このように、本発明によれば、掘った穴がきれいな円形となるため、前記穴の径を測定することにより、半導体ウェーハの表面層の厚さを正確に測定することができる。
【００１９】
このとき、前記半導体ウェーハとして、シリコンウェーハの表面層の厚さを測定することが好ましい（請求項７）。
このように、本発明により、デバイス製造に大量に用いられている、たとえばＣＺ法により製造され、スライス、研磨加工等されたシリコンウェーハの表面層の厚さを測定することができる。
【００２０】
また、前記半導体ウェーハの穴の径の測定を行う前に、前記半導体ウェーハをフッ酸処理することが好ましい（請求項８）。
このように、前記半導体ウェーハの穴の径の測定を行う前に、前記半導体ウェーハをフッ酸処理することにより、例えば半導体ウェーハがｐ型であって、前記厚さを測定する表面層がｎ型である場合に、ｐ型のウェーハバルク部である穴の内円を変色させて、ｎ型の前記拡散層である穴の外輪との差が明確になるトーンを付けることができる。また逆に、半導体ウェーハがｎ型であって、前記厚さを測定する表面層がｐ型である場合には、ｐ型の拡散層である穴の外輪を変色させることができる。
【００２１】
さらに、前記厚さを測定する表面層として、拡散層またはエピタキシャル層の厚さを測定することが好ましい（請求項９）。
このように、前記厚さを測定する表面層として、拡散層またはエピタキシャル層の厚さを測定することにより、拡散ウェーハまたはエピタキシャルウェーハの品質の評価に活用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
このように、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーにより、半導体ウェーハに安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることが可能となる。このため、掘った穴の径を測定することにより、容易かつ高精度で半導体ウェーハの表面層の厚さを測定することができる。さらに、本発明の前記穴を掘るボールは、繰り返し使用できて非常に長持ちするので、半導体ウェーハ用ドリラーの維持コストも大幅に軽減することができる。また、本発明のウェーハ用ドリラーで穴を掘ってから、表面層の測定までを非常に短時間で確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
従来の半導体ウェーハ用ドリラーでは、半導体ウェーハの穴を掘るボールがすぐにキズついてしまうため長持ちしない上、きれいな穴を掘ることができない。また、ボール支持部も不安定であり、３回に２回程度は掘った穴が楕円形となるため、穴の掘り直しや、穴の径の測定において長軸と短軸での値で平均化した値で測定値としていたりしたため、作業の手間がかかる上に測定精度も悪いものであった。
【００２４】
そこで本発明者は、鋭意研究を重ね、少なくとも、半導体ウェーハを保持するステージと、該ステージに保持された半導体ウェーハに穴を掘るボールと、該ボールを挟持して回転させる回転機構とからなる半導体ウェーハ用ドリラーであって、前記回転機構が、少なくとも、前記ボールを回転させる駆動シャフトと、該駆動シャフトの反対側から前記ボールを支持する回転可能な従動受けとを有し、該従動受けと前記駆動シャフトとによって炭化ケイ素からなる前記ボールを挟持し、前記駆動シャフトを回転させることにより前記ボールを回転させるとともに研磨剤を供給し、前記ステージに保持した半導体ウェーハに前記ボールを接触させることで前記半導体ウェーハに穴を掘る半導体ウェーハ用ドリラーによって、安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることでき、従って、測定時間の短縮および測定精度の向上が図れるとともに、該穴を掘るボールが繰り返し使用できて非常に長持ちすることを見出した。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーの一例の概略断面図であり、図２は、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーで半導体ウェーハに掘った穴の断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。
【００２６】
本発明は、少なくとも、半導体ウェーハＷを保持するステージ４と、ステージ４に保持された半導体ウェーハＷに穴１２を掘るボール１と、ボール１を挟持して回転させる回転機構１５とからなる半導体ウェーハ用ドリラーであって、前記回転機構１５が、少なくとも、ボール１を回転させる駆動シャフト２と、駆動シャフト２の反対側からボール１を支持する回転可能な従動受け３とを有し、従動受け３と駆動シャフト２とによって炭化ケイ素からなるボール１であって鏡面研磨したものを挟持し、駆動シャフト２を回転させることによりボール１を回転させるとともに研磨剤を供給し、ステージ４に保持した半導体ウェーハＷにボール１を接触させることで半導体ウェーハＷに穴１２を掘るものである半導体ウェーハ用ドリラーである。
【００２７】
本発明の半導体ウェーハ用ドリラーにおいては、ボール１を炭化ケイ素製のものとすることにより、穴１２を掘る際に半導体ウェーハＷに接触して研削が行われたり、たとえばダイヤモンド製の研磨剤にボール１が摺接してもボール１にキズがついてしまうことなく、図３（Ｂ）のように同じボール１で繰り返し安定的かつ確実にきれいな円形の穴１２を掘ることができる。この炭化ケイ素製のボール１は、焼結により製造することが好ましく、従来のスチールボールに比べ、繰り返し使用できる回数が格段に向上し、非常に長持ちする。なお、ボール１に供給する研磨剤は、従来どおりダイヤモンドペーストを遊離砥粒（粒径は、たとえば０．５μｍ）として用いることが好ましい。
【００２８】
ここで、穴１２を掘るボール１が鏡面研磨されたものであることにより、さらにきれいな円形の穴１２を安定的かつ確実に掘ることができ、かつ、ボール１もさらに長持ちするものとなる。鏡面仕上げの粗さは０．８Ｓ（最大高さ０．８μｍ）以下とすることが好ましい。
【００２９】
ボール１を挟持して回転させる前記回転機構１５は、少なくとも、ボール１を回転させる駆動シャフト２と、駆動シャフト２の反対側からボール１を支持する回転可能な従動受け３とを有しているため、従動受け３と駆動シャフト２が、ボール１を挟持することにより、安定的に支持できるとともに、駆動シャフト２を回転させれば、ボール１を挟持したままスムーズに回転させることが可能となるため、一層ボール１にキズを付け難くなるとともに、安定的かつ確実にきれいな円形の穴１２を掘ることができる。
【００３０】
さらにこの場合、前記回転機構１５は、駆動シャフト２と、従動受け３と、従動受け３を軸支する軸受け６と、軸受け６を固定するブロック７とからなるものとすることにより、ボール１を挟持したままスムーズに回転させることができ、従来のような従動受け３が回転せず、ボール１を傷付けたり、あるいはボール１を回転させる際に軸ぶれの原因となるバネ等の弾性体を用いることを排除することができる。
【００３１】
従って、回転により軸ぶれすることなく、ボール１をさらに安定的に支持してかつ回転させることができ、確実にきれいな円形の穴を掘ることができる。また、ブロック７が固定された支持シャフト８に連結されて支持されることにより、ブロック７を介して支持シャフト８に支持された従動受け３と駆動シャフト２とにより安定してボール１を挟持でき、回転ぶれも生じない。
【００３２】
ここで、軸受け３がボールベアリング５により回転させるものであれば、従動受け３をより円滑に回転させることができるため、ボール１の回転がさらに安定的になり、円形の穴を掘ることができるとともに、回転の際にボール１にキズが入ることもなく、ボール１をさらに長持ちさせることができる。この場合、ボールベアリング５は、軸受け６ではなく従動受け３に具備させるようにしてもよい。
軸受け６は、スペーサー９と雄ネジ１０によりブロック７に固定され、ブロック７は、雄ネジ１１により支持シャフト８に連結されている。
【００３３】
また、半導体ウェーハＷを保持するステージ４は、上下に移動可能なものであることが好ましく、これによって、半導体ウェーハＷを保持したステージ４を上に移動させることにより、容易に、回転機構１５により挟持されたボール１を半導体ウェーハＷに接触させることができ、半導体ウェーハＷに穴１２を掘ることができる。また、穴の形成が終了したら、ステージ４を下降させればよい。さらに、ステージ４は、水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動可能なものであることが好ましく、これにより半導体ウェーハＷ上の穴を開ける位置を変更することができる。
ステージ４による半導体ウェーハＷの保持は、裏面を吸着することにより行い、特に回転するボール１を接触させることで半導体ウェーハＷに穴を掘る際に、常に上向きに力がかかるようにすることが好ましい。
なお、穴を掘る際に半導体ウェーハＷおよびボール１の回転を安定させることができるものであれば、回転機構１５に挟持されたボール１を上下に移動可能なものとして、ボール１を下に移動させることにより、ステージ４に保持した半導体ウェーハＷに接触させるものでもよい。
【００３４】
以上のような本発明の半導体ウェーハ用ドリラーを用いて、半導体ウェーハＷに掘った穴１２は、図３（Ｂ）のようにきれいな円形となるため、掘った穴の径を測定することによって、半導体ウェーハＷの表面層１４の厚さを測定することができる。
【００３５】
本発明の半導体ウェーハ用ドリラーによって穴を掘って、表面層１４の厚さを測定する半導体ウェーハＷは、シリコンウェーハであることが好ましい。
シリコンウェーハは、デバイス製造に大量に用いられており、たとえばＣＺ法により製造されたインゴットを、スライス、研磨加工等されたものである。このように研磨加工されたシリコンウェーハは、使用目的に応じて、不純物拡散がなされたり、エピタキシャル形成がなされたりして、表面層１４である拡散層やエピタキシャル層が形成されることがある。
【００３６】
このようにして形成された拡散層やエピタキシャル層を表面層１４として有するシリコンウェーハは、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーによって掘った穴の径を測定することによって表面層１４の厚さを測定することができる。
【００３７】
このような表面層１４を有する半導体ウェーハＷを、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーのステージ４に保持し、前記回転機構１５の従動受け３と駆動シャフト２とによって炭化ケイ素からなるボール１を挟持し、駆動シャフト２を回転させることによりボール１を回転させるとともに研磨剤を供給し、ステージ４に保持した半導体ウェーハＷにボール１を接触させることで半導体ウェーハＷに穴１２を掘る。
【００３８】
穴１２を掘った半導体ウェーハＷは、表面層１４である外輪とウェーハのバルク部である内円との差を明確化するための前処理を行うことが好ましい。
例えば、半導体ウェーハＷがｐ型であって、厚さを測定する表面層１４がｎ型の拡散層である場合に、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーで穴１２を掘った後、半導体ウェーハＷをフッ酸処理することによりｐ型のウェーハバルク部である穴１２の内円が変色するので、穴１２の外輪と内円との差を明確にするトーンを付けることができる。このとき、半導体ウェーハＷをフッ酸溶液に浸漬して光を当てることにより、変色がさらに際立ち、外輪と内円の差をさらに明確にすることができる。
また逆に、半導体ウェーハＷがｎ型であって、前記厚さを測定する表面層１４がｐ型である場合には、ｐ型の拡散層である穴の外輪を変色させることができ、これにより、穴１２の外輪と内円との差を明確にするトーンを付けることができる。
【００３９】
このようにして、半導体ウェーハＷに掘った穴の径は、図２のように値ｘ、ｙ（内円の直径は（ｙ−ｘ）、外輪の直径は（ｘ＋ｙ）である）をマイクロゲージ付きの顕微鏡により測定することができる。そして、半導体ウェーハＷの表面層１４の厚さｘｊは、従来どおりスフェリカル・ドリル法の計算方法に従って、測定した値ｘ、ｙとボール１の直径Ｄ（Ｄ＝２Ｒ）を用いて、ｘｊ≒ｘｙ／Ｄの近似式で容易に求めることができる。
以上のように、本発明のウェーハ用ドリラーで穴を掘ってから、表面層の測定までの工程を、わずか１５分程度という非常に短時間で行うことができ、従来のＳＲ法に比べて、非常に短時間で、拡散層の厚さの測定を行うことができる。しかも、ほぼ真円の穴を掘ることができるので、精度が高い上に、穴の掘り直しをする必要もない。
【００４０】
以上のように、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーにより、半導体ウェーハＷに安定的かつ確実にきれいな円形の穴を掘ることが可能となり、さらに、掘った穴の径を測定することにより、容易かつ高精度で半導体ウェーハの表面層１４の厚さを測定することができる。さらに、本発明の前記穴を掘るボール１は、繰り返し使用できて非常に長持ちするので、半導体ウェーハ用ドリラーの維持コストも大幅に軽減することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
シリコンウェーハＷ（直径２００ｍｍ、ｐ型、方位＜１００＞のウェーハ表面にアンチモンを高濃度で拡散したもの）の拡散層の厚さを測定するために、まず、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーを用いてシリコンウェーハＷに穴を掘った。本発明の半導体ウェーハ用ドリラーとして、図１に示したようなシリコンウェーハＷを吸着保持して上下に移動可能なステージ４と、ステージ４に保持したシリコンウェーハＷに穴１２を掘るための焼結により製造した炭化ケイ素製の直径２．５４ｃｍ（１インチ）の鏡面研磨したボール１（鏡面仕上げの粗さは０．８Ｓ（最大高さ０．８μｍ）以下とした）と、ボール１を挟持して回転させる回転機構１５とからなるものを用いた。
【００４２】
そして、前記の回転機構１５は、ボール１を回転させる駆動シャフト２と、駆動シャフト２の反対側からボール１を支持する回転可能な従動受け３と、従動受け３を軸支してかつボールベアリング５を有する軸受け６と、軸受け６をスペーサー９と雄ネジ１０により固定したブロック７とからなるものとした。
【００４３】
次に、ブロック７を支持シャフト８に雄ネジ１１により連結して、駆動シャフト２とブロック７を介して支持シャフト８に支持された従動受け３とによってボール１を挟持して、駆動シャフト２を回転させることによりボール１を回転させるとともに研磨剤としてダイヤモンドペーストを供給し、ステージ４を上昇させることによってステージ４に保持したシリコンウェーハＷにボール１を接触させることでシリコンウェーハＷに穴１２を掘った。
【００４４】
そして、シリコンウェーハＷを、エタノール付き布拭きでペースト等を取るクリーニングを行って、フッ素樹脂製のキャリアに入れた。フッ素樹脂製のキャリアに保持されたシリコンウェーハＷを、２５％のフッ酸溶液中に浸漬しながら光を当てたところ、穴１２の内円であるｐ型のウェーハバルク部が変色して、外輪の拡散層との差が図３（Ｂ）のように明確になった。
【００４５】
そこで、マイクロゲージ付きの顕微鏡で、図２に示す穴１２の径の値ｘ、ｙを測定したところ、ｘ＝６０μｍ、ｙ＝４５０μｍであり、これらの値とボール１の直径Ｄ＝２．５４ｃｍ（１インチ）から上記の近似式により計算したところ、拡散層の厚さｘｊ≒ｘｙ／Ｄ＝１．０６μｍであることが分かった。
本発明の半導体ウェーハ用ドリラーで穴を掘ってから拡散層の厚さの測定が完了するまでの全工程を、わずか１５分程度という極めて短時間で行うことができ、従来のＳＲ法に比べて非常に短時間でかつ高精度で、拡散層の厚さの測定を行うことができた。
【００４６】
また、本発明の炭化ケイ素製のボール１は、同じボールで３０００回から４０００回繰り返し安定的かつ確実にきれいな円形の穴１２を掘ることができ、従来のスチールボールに比べて非常に長持ちした。
【００４７】
（比較例）
実施例の炭化ケイ素製のボール１の代わりにスチール製のボールを用い、従動受け３のかわりに従来の回転しない固定受けとした他は、実施例と同様の半導体ウェーハ用ドリラーを用いて、シリコンウェーハＷに穴を掘ったところ、ボール自体がシリコンウェーハＷの研削や研磨剤であるダイヤモンドペーストによりキズがついてしまい、受けも回転しないのでボール支持部も不安定であったために、３回に２回程度は、図３（Ａ）のような楕円形の穴になった。
【００４８】
実施例と同様の処理を行って、図３（Ａ）のように外輪と内円との差を明確にしたが、この結果から拡散層の厚さを求めるには、ｘとｙの値として長軸と短軸の平均値を用いる等、精度の悪い計算方法に頼るしかなく、拡散層の厚さを高精度で測定することは困難であった。精度を高めるためには、真円に近い穴を掘る必要があるため、何度も穴をドリラーで掘り直すことが必要であった。
さらに、スチールボールは、１０回程度使うとすぐにキズがついてしまい、再度別のボールを用いなければ穴を掘ることができなかった。
【００４９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の半導体ウェーハ用ドリラーの一例の概略断面図である。
【図２】本発明の半導体ウェーハ用ドリラーで半導体ウェーハに掘った穴の断面図（Ａ）と平面図（Ｂ）である。
【図３】従来の半導体ウェーハ用ドリラーで掘った穴の一例（Ａ）と、本発明の半導体ウェーハ用ドリラーで掘った穴の一例（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００５１】
１…ボール、  ２…駆動シャフト、  ３…従動受け、  ４…ステージ、  
５…ボールベアリング、  ６…軸受け、  ７…ブロック、  ８…支持シャフト、  
９…スペーサー、  １０、１１…雄ネジ、  １２…穴、  １４…表面層、  
１５…回転機構、  ｘ、ｙ…穴の径の測定値。
【図１】
2006272534.tif 000003
【図２】
2006272534.tif 000004
【図３】
2006272534.tif 000005