(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャル成長時にエッジ部に形成されるクラウンの高さを評価するエピタキシャルウェーハの評価方法であって、
評価用の（１００）エピタキシャルウェーハを製造するときの製造条件を基準にして製造条件を変化させて製造された予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハを用意し、該予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハについて、＜１００＞方向のエッジ部に形成されるファセットのサイズとクラウンの高さを測定し、該ファセットのサイズとクラウンの高さとの相関関係を予め求めておく予備試験工程と、
前記評価用の（１００）エピタキシャルウェーハの＜１００＞方向のエッジ部に形成されるファセットのサイズを非破壊で測定し、該ファセットのサイズから、前記予め求めておいたファセットのサイズとクラウンの高さとの相関関係に基づいて、クラウンの高さを求める評価工程と
を有することを特徴とするエピタキシャルウェーハの評価方法。
【請求項２】
前記予備試験工程において、前記予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハを用意する際に、前記評価用の（１００）エピタキシャルウェーハを製造するときの製造条件を基準にして変化させる製造条件を、エピタキシャル成長温度、エピタキシャル成長のためのガス流速のいずれか１つ以上とすることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。
【請求項３】
前記評価工程で前記ファセットのサイズを測定するとき、ＣＣＤ、ＣＩＳ、レーザーのいずれかを用いて行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエピタキシャルウェーハの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡面仕上げされたウェーハの表面に、エピタキシャル成長を施したエピタキシャルウェーハの評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鏡面仕上げされたウェーハの表面にエピタキシャル成長を施すと、ウェーハの外周部にクラウンと呼ばれる盛り上がりが生じる。このクラウンはエッジクラウンやエピクラウンなど様々に呼ばれているが、本発明ではクラウンとする。このクラウンに関しては、特許文献１に記載のように、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の電子デバイス作製過程であるフォトリソグラフィー工程において収率低下の原因となっている。
【０００３】
またクラウンは、ＩＣ等で使用されるウェーハの主面からの盛り上がりであるため高さを持つ。この高さの測定は、主に特許文献２や特許文献３に記載のように触針式の粗さ計が用いられてきた。近年、エピタキシャル成長させたエピタキシャル層の厚さは、ＩＣ等の高集積化や省電力化が進むに従い、薄くなる傾向にある。そのためクラウン高さも低くなり、触針式の粗さ計では正確にクラウンの頂点を捕らえることが難しくなっている。
【０００４】
一方で、特許文献４ではエピタキシャル成長時にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いてクラウンを監視し、平坦度が悪化したと判断される場合は、エピタキシャル成長条件を変化させる製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５３１７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０４３６９号公報
【特許文献３】特開平０６−１１２１７３号公報
【特許文献４】特開平０７−２１１６５２号公報
【特許文献５】特開平０７−２２６３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２や特許文献３に記載の触針式の粗さ計では破壊検査となり、収率低下の原因となるという問題があった。また触針式の粗さ計による計測はウェーハ製造工程とは別のオフライン作業となるため、製造工期が長くなるという問題もあった。特許文献４に記載のエピタキシャル成長時のクラウン監視に関しては、具体的な計測時の値などの例示がなく現実的ではない。
【０００７】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたものであって、エピタキシャル成長時に発生するクラウンの高さを非破壊かつ短時間に判定することができるエピタキシャルウェーハの評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、エピタキシャル成長時にエッジ部に形成されるクラウンの高さを評価するエピタキシャルウェーハの評価方法であって、評価用の（１００）エピタキシャルウェーハを製造するときの製造条件を基準にして製造条件を変化させて製造された予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハを用意し、該予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハについて、＜１００＞方向のエッジ部に形成されるファセットのサイズとクラウンの高さを測定し、該ファセットのサイズとクラウンの高さとの相関関係を予め求めておく予備試験工程と、前記評価用の（１００）エピタキシャルウェーハの＜１００＞方向のエッジ部に形成されるファセットのサイズを非破壊で測定し、該ファセットのサイズから、前記予め求めておいたファセットのサイズとクラウンの高さとの相関関係に基づいて、クラウンの高さを求める評価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評価方法を提供する。
【０００９】
このように、評価用の（１００）エピタキシャルウェーハの＜１００＞方向のエッジ部に形成されるファセットのサイズを非破壊で測定し、ファセットのサイズから、予め求めておいたファセットのサイズとクラウンの高さとの相関関係に基づいて、クラウンの高さを求めることで、エピタキシャル成長時に発生するクラウンの高さを非破壊かつ短時間に判定することができる。
【００１０】
このとき、前記予備試験工程において、前記予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハを用意する際に、前記評価用の（１００）エピタキシャルウェーハを製造するときの製造条件を基準にして変化させる製造条件を、エピタキシャル成長温度、エピタキシャル成長のためのガス流速のいずれか１つ以上とすることが好ましい。
【００１１】
このように、エピタキシャル成長温度、エピタキシャル成長のためのガス流速のいずれか１つ以上を変化させることによって、クラウンの高さを効果的に変化させることができ、より精度の高い相関関係を得ることができる。
【００１２】
このとき、前記評価工程で前記ファセットのサイズを測定するとき、ＣＣＤ、ＣＩＳ、レーザーのいずれかを用いて行うことができる。
【００１３】
ファセットのサイズを非破壊で測定するときに、ＣＣＤ、ＣＩＳ、レーザーのいずれかを好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエピタキシャルウェーハの評価方法であれば、非破壊検査であるためエピタキシャル成長時に発生するクラウンの高さ判定による製品の収率低下も起こらず、またクラウンの高さ判定までの時間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のエピタキシャルウェーハの評価方法の一例を示すフロー図である。
【図２】エピタキシャル成長前のシリコンウェーハのエッジ部のＣＣＤ画像の一例である。
【図３】エピタキシャル成長後のシリコンウェーハのエッジ部のＣＣＤ画像の一例である。
【図４】エピタキシャル成長で発生するクラウンを模式的に示した図である。
【図５Ａ】図３のファセット形成部の拡大画像である。
【図５Ｂ】図５Ａの輪郭を座標化した図である。
【図６】図５Ｂのファセット面を４４度の直線でフィッティングした様子を示す図である。
【図７】実施例で測定されたファセットサイズとクラウン高さとの関係を示す図である。
【図８】実施例で求められたクラウン高さの精度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について実施の態様を図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本明細書中では、以下においてエッジ部と面取り加工部の表現が出てくる。面取り加工部とは、ウェーハ外周に研削や研磨などの加工を施した部分を示している。また、エッジ部とは、ウェーハ外周に施した当該面取り加工部を含めたその周辺部を意味し、面取り加工部より広範囲を示している。
【００１７】
前述のように、クラウンは、ＩＣ等の電子デバイス作製過程であるフォトリソグラフィー工程において収率低下の原因となっており、このクラウンの高さの測定は、触針式の粗さ計が用いられてきた。近年、エピタキシャル成長させたエピタキシャル層の厚さは、薄くなる傾向にあり、そのためクラウン高さも低くなり、触針式の粗さ計では正確にクラウンの頂点を捕らえることが難しくなっている。一方で、エピタキシャル成長時にＣＣＤを用いてクラウンを監視し、平坦度が悪化したと判断される場合は、エピタキシャル成長条件を変化させる製造方法も開示されている。
【００１８】
しかしながら、触針式の粗さ計では破壊検査となり、収率低下の原因となるという問題があった。また触針式の粗さ計による計測はウェーハ製造工程とは別のオフライン作業となるため、製造工期が長くなるという問題もあった。エピタキシャル成長時のクラウン監視に関しては、具体的な計測時の値などの例示がなく現実的ではない。
【００１９】
そこで、本発明者は、エピタキシャル成長時に発生するクラウンの高さを非破壊かつ短時間に求めることができるエピタキシャルウェーハの評価方法について鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者は、エピタキシャル成長時に発生するクラウンは特許文献５に記載のように、ウェーハ外周に施した面取り加工部に形成されるファセットと関係があることに着目し、ウェーハ主面である（１００）面にエピタキシャル成長を施した時の＜１００＞方向に形成されるファセットの径方向サイズを定量化し、このファセットサイズとクラウン高さとの間に相関関係があること、及び、この相関関係を用いることにより非破壊で測定したファセットサイズから簡易的なクラウン高さの判定が可能となることを見出し、本発明を完成させた。
【００２０】
以下に、本発明のエピタキシャルウェーハの評価方法について、図１を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明のエピタキシャルウェーハの評価方法の一例を示すフロー図である。図１にはＳ１〜Ｓ４のステップがあるため、以下にそれぞれのステップについて説明する。
【００２２】
図１のＳ１ステップでは、予め製品のエピタキシャル成長条件（評価用（１００）エピタキシャルウェーハを製造するときの製造条件）を基準にしてエピタキシャル成長条件を変化させて成長させた予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハを準備し、＜１００＞方向におけるファセットサイズとクラウン高さを実測する。このステップで使用されるウェーハ直径は特に限定されないが、１００ｍｍ〜４５０ｍｍと通常に製造可能なウェーハ直径であることが好ましい。またエピタキシャル成長厚さに関しても特に限定はされないが、ファセット成長の観点から、エピタキシャル層が１μｍ以上のエピタキシャルウェーハが好ましい。
【００２３】
上記の変化させるエピタキシャル成長条件を、エピタキシャル成長温度、エピタキシャル成長のためのガス流速のいずれか１つ以上とすることが好ましい。このように、エピタキシャル成長温度、エピタキシャル成長のためのガス流速のいずれか１つ以上を変化させることによって、クラウンの高さを効果的に変化させることができ、後述する相関関係について、より精度の高い相関関係を得ることができる。ここで、エピタキシャル成長のためのガス流速とは、例えば、原料ガスやキャリアガスのガス流速とすることができる。
【００２４】
また、測定方法は特に限定されず、例えば、従来と同様に触針式の粗さ計を用いてもよいし、後述するようなＣＣＤ等を用いた非破壊の方法を用いることも可能である。さらには、同条件での製造・規格のエピタキシャルウェーハにおいて実測して得られた過去のデータを用いることもできる。
なお、＜１００＞方向に形成されるファセット面の傾斜角は４４度と判明している。そのことから、例えば、測定で得られたファセット面と４４度の直線をフィッティングし、それらが合致する部分の長さを本発明でいうファセットのサイズとすることができる。
【００２５】
図１のＳ２のステップでは、Ｓ１のステップから得られたファセットサイズとクラウン高さから両者の相関関係について予め求めておく。このステップでは、エピタキシャル層の厚さが品種によって異なる場合には、各品種毎にファセットサイズとクラウン高さの相関関係を求めておくことが好ましい。
【００２６】
図１のＳ３のステップでは、製品（評価用（１００）エピタキシャルウェーハ）のファセットサイズを非破壊で測定する。この測定は例えば出荷前検査で行うのが好ましい。この出荷前検査では、エピタキシャル成長を施した後のウェーハ主面のフラットネス検査や、ウェーハ主面上のパーティクル検査、さらにエッジ部の形状の検査やキズ検査などを行っている。
【００２７】
ここで面取り加工部の形状については、ウェーハエッジ部をＣＣＤ等のカメラを用いて画像取得し、それを座標化することが一般的である。その画像が図２に示されている。この図２はエピタキシャル成長工程前のエッジ部の一例である。
【００２８】
図３は、図２のウェーハにエピタキシャル成長を施したウェーハのエッジ部のＣＣＤ画像である。この画像は＜１００＞方向の断面を撮影しており、図の右上にフラットなファセット面１４が確認できる。
【００２９】
エッジ部の形状に関しては、ＣＣＤやＣＩＳ（ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）で画像取得する他に、レーザー測長により２次元や３次元の画像や座標を取得する方法がある。
【００３０】
図４は、エピタキシャル成長で発生するクラウンを模式的に示した図である。この図の斜線部がエピタキシャル層１２で、その下は基板となるシリコンウェーハ１１である。このエピタキシャル層の右のエッジ部周辺に盛り上がった部分がクラウン１３である。このようにクラウンとはエピタキシャル成長後にウェーハ中心から広がる平面に対して＜１１０＞方向のウェーハエッジ部に形成された盛り上がり部であるので、クラウン高さは、図４に示すエピタキシャル層１２平面からの盛り上がり高さと定義することができる。したがって、＜１００＞方向に形成されるファセット面と＜１１０＞方向に形成されるクラウンはウェーハ円周上で４５°離れたところに位置している。
【００３１】
図１のＳ４のステップでは、Ｓ３のステップで測定したファセットサイズから、Ｓ２のステップで予め求めておいたファセットサイズとクラウン高さとの相関関係を用いてクラウン高さを判定する。詳細には、例えばＳ２のステップで得られた相関関係から求められた相関式に、Ｓ３のステップで測定した評価用（１００）エピタキシャルウェーハのファセットサイズを入力することでそのクラウン高さを作業者が算出・判定できるようにしておくが、作業者の人的ミスを無くすために、演算装置を用いて判定することが好ましい。
【００３２】
上記で説明したエピタキシャルウェーハの評価方法であれば、評価用の（１００）エピタキシャルウェーハの＜１００＞方向のエッジ部に形成されるファセットのサイズを非破壊で測定し、ファセットのサイズから、予め求めておいたファセットのサイズとクラウンの高さとの相関関係に基づいて、クラウンの高さを求めることで、エピタキシャル成長時に発生するクラウンの高さを非破壊かつ短時間に判定することができる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施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。
【００３４】
（実施例）
本実施例では、表１に示す基板ウェーハとエピタキシャル層厚さの規格を採用した。
【００３５】
【表１】
0006515866.tif 000002
【００３６】
まず図１のＳ２の相関関係を求めるためのサンプルウェーハ（予備試験用の（１００）エピタキシャルウェーハ）を準備した。
ここで準備したサンプルウェーハについて説明する。表１に示すようなエピタキシャル層厚さ規格などを満たすサンプルウェーハは、エピタキシャル成長温度やエピタキシャル成長のためのガス流速などは若干なりとも振れることがあり、その結果、クラウン高さには変化が生じる。このような事情を鑑み、サンプルウェーハはエピタキシャル成長温度やエピタキシャル成長のためのガス流速などを故意に振ることによりクラウン高さを変化させた６枚を準備した。ちなみにエピタキシャル成長温度では狙いの温度に対して±１％程度、エピタキシャル成長のためのガス流速では狙いのガス流速に対して±１０％程度を振った。
【００３７】
まず、サンプルウェーハの面取り加工部の形状測定をＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＶｉｓＥｄｇｅ  ＣＶ３５０を用いて行った。本装置ではＣＣＤにより図２や図３に示す画像が取得できる。ここで図５Ａは、図３のファセット形成部を拡大した図であり、図５Ｂは、この図５Ａの輪郭を座標化し図面に表したものである。Ｘ位置はウェーハの径方向の中心からの距離を示し、Ｙ位置はウェーハの厚さを示す。この座標化までをＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＶｉｓＥｄｇｅ  ＣＶ３５０を用いて行った。
【００３８】
次に図６は、図５Ｂの輪郭に対して、＜１００＞方向に形成されるファセット面が４４度と判明していることを考慮して、４４度の直線をフィッティングさせた様子を示したものである。
【００３９】
ここで輪郭線とフィッティングした直線との合致した部分の長さを、ファセットサイズとしている。ファセットサイズに関しては、別途演算装置を準備し、簡易的な画像処理にて数値化を図った。
【００４０】
準備したサンプルウェーハのクラウン高さの測定には前述の触針式の粗さ計を用い、その予備試験用のエピタキシャルウェーハのクラウン高さを１０回測定し、そのうちの低い値５点を除いて平均化した数値を代表値とした。ちなみに触針式の粗さ計は、東京精密製Ｓｕｒｆｃｏｍ−１４００Ｄを用いた。
【００４１】
ここまでが図１のＳ１に示すファセットサイズとクラウン高さの実測である。
【００４２】
図７は本実施例におけるファセットサイズとクラウン高さの実測値から得られたグラフであり、図１のＳ２に示す相関関係である。このような相関関係が得られることは、本発明者によって初めて見出された。ただし、図７は表１の規格を満たすエピタキシャルウェーハの相関関係であるため、他の規格のエピタキシャルウェーハの場合は製造条件が異なるため、別途相関関係を求める必要がある。
【００４３】
次に、表１に示した規格のエピタキシャルウェーハ製品を２０枚準備した。当該製品について図１のＳ３に示すファセットサイズの非破壊での測定を実施し、図１のＳ４に示すように、測定されたファセットサイズから、図７の相関関係に基づいて、クラウン高さを求めた。ここまでが図１に示す本発明の一連のフローである。
【００４４】
さらに検証のため、図１のＳ４のステップで求めたクラウン高さと、当該製品２０枚を前述の触針式の粗さ計でそれぞれ１０回測定し、そのうちの低い値５点を除いて平均化したクラウン高さとを比較した。
【００４５】
図８は、前述の製品２０枚について、図１のＳ４のステップで求めたクラウン高さから、前述の触針式の粗さ計で測定した実測値を引いた値についてヒストグラムで表したものである。この製品のクラウン高さの平均値は１２９ｎｍであったため、図８から、本発明で評価した判定値と触針式の粗さ計による実測値との差が±数％以内で収まっており、本発明での評価方法により高い精度での判定ができることがわかった。しかも実際の評価対象のクラウンの高さを、非破壊で簡便かつ短時間で評価することができる。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
１１…シリコンウェーハ、  １２…エピタキシャル層、  １３…クラウン、
１４…ファセット面。
【図１】
0006515866.tif 000003
【図２】
0006515866.tif 000004
【図３】
0006515866.tif 000005
【図４】
0006515866.tif 000006
【図５Ａ】
0006515866.tif 000007
【図５Ｂ】
0006515866.tif 000008
【図６】
0006515866.tif 000009
【図７】
0006515866.tif 000010
【図８】
0006515866.tif 000011