(57)【要約】【課題】デバイス製造工程でのワレの発生と相関性の高い欠陥を検出することを可能とし、非破壊で検査が可能であるウエーハのワレ検査装置およびワレ検査方法を提供する。【解決手段】ウエーハのワレ検査装置であって、少なくとも、ウエーハに入射し、透過する光の偏光成分を検出する偏光変位量測定装置を具備し、該偏光変位量測定装置が、前記ウエーハのＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出して、該偏光変位量からウエーハにワレが発生するか否かを判定するウエーハのワレ検査装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハのワレ検査装置であって、少なくとも、ウエーハに入射し、透過する光の偏光成分を検出する偏光変位量測定装置を具備し、該偏光変位量測定装置が、前記ウエーハのＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出して、該偏光変位量からウエーハにワレが発生するか否かを判定するものであることを特徴とするウエーハのワレ検査装置。
【請求項２】
さらに、前記ウエーハのキズを検出する顕微鏡を具備し、該顕微鏡が、前記ウエーハにおけるキズのサイズを測定するものであることを特徴とする請求項１に記載のウエーハのワレ検査装置。
【請求項３】
前記顕微鏡が光学式のものであることを特徴とする請求項２に記載のウエーハのワレ検査装置。
【請求項４】
さらに、ウエーハを収容するカセットを保持するステージ、検査のためカセットからウエーハを出し入れして搬送する搬送ロボットを具備するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のウエーハのワレ検査装置。
【請求項５】
前記搬送ロボットが前記偏光変位量測定装置と前記カセットステージの間に配置されたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のウエーハのワレ検査装置。
【請求項６】
さらに、装置全体をコントロールし、前記偏光変位量測定装置の結果から、ウエーハにワレが発生するか否かを自動判定する装置を具備するものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のウエーハのワレ検査装置。
【請求項７】
ウエーハのワレ検査方法であって、少なくとも、ウエーハに入射して透過する光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出し、該偏光変位量から、ウエーハにワレが発生するか否かを判定するウエーハのワレ検査方法。
【請求項８】
前記偏光変位量の分散値（ＶＡＲ）が、５００ミクロンピクセルにおいて１００ＤＵ未満であるとき、該ウエーハにワレが発生しないと判定することを特徴とする請求項７に記載のウエーハのワレ検査方法。
【請求項９】
少なくとも、インゴットブロックからウエーハをスライスするスライス工程と、該スライスされたウエーハの外周部を面取りする面取り工程と、該面取りされたウエーハを平坦化する平坦化工程と、該平坦化されたウエーハの加工歪を除去するためのエッチング工程と、該エッチングされたウエーハの両面または片面を研磨する研磨工程とを有するウエーハの製造方法において、少なくとも、ウエーハに入射して透過する光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出し、該偏光変位量から、ウエーハにワレが発生するか否かを判定して、ワレが発生すると判定したウエーハを除去するワレ検査工程を少なくとも１回行うことを特徴とするウエーハの製造方法。
【請求項１０】
前記偏光変位量の分散値（ＶＡＲ）が、５００ミクロンピクセルにおいて１００ＤＵ未満であるとき、該ウエーハにワレが発生しないと判定することを特徴とする請求項９に記載のウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコンウエーハなどのワレの発生の検査に関し、特にデバイス工程におけるワレの発生と相関性の高いウエーハのワレ検査装置およびワレ検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスにおいて、材料のシリコンウエーハにワレが発生すると大きな損失が発生する。このためにデバイス製造時に割れにくいウエーハの要望が高い。
半導体や液晶の製造プロセス、特にドライエッチング、イオン注入、蒸着等の工程においては高温化／急加熱化／急冷化が進んでおり、さらに、真空、及び、ドライ化で行われる製造工程も増加している。また、基板としてのシリコンウエーハやガラス基板などはその大口径化が進み、ウエーハのワレの発生に関するデータが益々重視されるようになっている。
【０００３】
これらの熱衝撃に対し、ウエーハにワレが発生するか否かを評価する手法として、従来では「選択エッチング法」が一般的に使用されている。これはシリコンウエーハを「フッ酸＋硝酸＋酢酸＋水」や「クロム酸＋フッ酸＋硝酸＋酢酸＋水」などにひたして、エッチングの状況を見る手法である。
しかし、この測定法は酸の温度、作業者の手順など個人的な測定のバラツキが大きく、また強酸を使用するため環境の面においてもふさわしくない方法である。その上、この手法で問題が無いウエーハでも、デバイス製造工程で割れるケースがあり、ワレ発生の検査法として評価能力が非常に劣っている。
【０００４】
また、上記のような測定作業のバラツキなどの欠点を改善したものとして、Ｘ線を利用した「Ｘ線トポグラフ（ＸＲＴ）」が使用されている。しかし、この手法は高価な機器が必要であり、Ｘ線の使用が必要で周囲への影響も考えられ、一般的な評価は困難である。その上、この手法においても、例え問題が無いと判断されたウエーハであっても、デバイス製造工程で割れるケースがあり、評価能力が劣っている。
【０００５】
従来は、プロセスでのウエーハ割れ易さを評価し検査する機器がないために、ウェーハの小さなキズ・クラック・カケなどを顕微鏡や光学式ウェーハエッジ検査装置などで確認し、取り除いてきた。しかし、上記の機器で良品と判断されたウエーハがプロセス中にワレが発生してしまうことがあった。
【０００６】
また、他の方法として、例えば、特許文献１に、ウエーハに目に見えない欠陥が潜在していても、鋼球を使ってウエーハに外部から衝撃を与えることにより、潜在化している欠陥を顕在化して不良品を判別する方法が開示されている。しかし、この方法ではウエーハに新たなキズが発生してしまう可能性があるという問題がある。そのため、この検査を行ったウエーハは製品とし難く、全数検査を行うことができなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２９３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、デバイス製造工程でのワレの発生と相関性の高い欠陥を検出することを可能とし、非破壊で検査が可能であるウエーハのワレ検査装置およびワレ検査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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、ウエーハのワレ検査装置であって、少なくとも、ウエーハに入射し、透過する光の偏光成分を検出する偏光変位量測定装置を具備し、該偏光変位量測定装置が、前記ウエーハのＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出して、該偏光変位量からウエーハにワレが発生するか否かを判定するものであることを特徴とするウエーハのワレ検査装置を提供する（請求項１）。
【００１０】
このようなウエーハのワレ検査装置であれば、プロセス中に発生するワレと相関性の高いデータを得ることができ、より正確にウエーハの割れ易さを検査することができる。また、非破壊検査であり、ウエーハに対して新たなキズをつけることもなく、出荷するウエーハの全数に対してワレ検査を行うことも可能である。
【００１１】
さらに、前記ウエーハのキズを検出する顕微鏡を具備し、該顕微鏡が、前記ウエーハにおけるキズのサイズを測定するものが望ましい（請求項２）。
このように、さらに、前記ウエーハのキズを検出する顕微鏡を具備し、該顕微鏡が、前記ウエーハにおけるキズのサイズを測定するものであれば、上記偏光変位量測定装置と合わせてウエーハのワレ検査を行うことができる。
【００１２】
このとき、前記顕微鏡が光学式のものであるのが望ましい（請求項３）。
光学式の顕微鏡は、ウエーハのワレ検査にあたって、ウエーハのキズの検出、サイズの測定によく用いられている。そして、取り扱いも比較的容易である。
【００１３】
さらに、ウエーハを収容するカセットを保持するステージ、検査のためカセットからウエーハを出し入れして搬送する搬送ロボットを具備するものであるのが望ましい（請求項４）。
このように、さらに、ウエーハを収容するカセットを保持するステージ、検査のためカセットからウエーハを出し入れして搬送する搬送ロボットを具備するものであれば、ウエーハを保持手段にセットする時に、人によるハンドリングを無くすことができ、このため、ハンドリングによる新たなキズの発生を防ぐことが可能である。
【００１４】
また、前記搬送ロボットが前記偏光変位量測定装置と前記カセットステージの間に配置されたものであるのが望ましい（請求項５）。
このようなワレ検査装置であれば、搬送ロボットが偏光変位量測定装置とカセットステージの間に配置されているため、高速かつスムーズにウエーハをカセットステージと偏光変位量測定装置間で搬送することができ、効率良くワレ検査を進めることが可能である。
【００１５】
さらに、装置全体をコントロールし、前記偏光変位量測定装置の結果から、ウエーハにワレが発生するか否かを自動判定する装置を具備するものであるのが望ましい（請求項６）。
このように、さらに、装置全体をコントロールし、前記偏光変位量測定装置の結果から、ウエーハにワレが発生するか否かを自動判定する装置を具備するワレ検査装置であれば、人が介在することなく、効率良く自動的にワレ検査を行うことができる。例えば、顕微鏡をさらに具備する場合においては、偏光変位量測定装置によってウエーハを評価するとともに、別のウエーハを同時・並列で顕微鏡によって評価をすることができるため、高速でワレ検査を行うことが可能である。
【００１６】
また、本発明は、ウエーハのワレ検査方法であって、少なくとも、ウエーハに入射して透過する光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出し、該偏光変位量から、ウエーハにワレが発生するか否かを判定するウエーハのワレ検査方法を提供する（請求項７）。
【００１７】
このように、少なくとも、ウエーハに入射して透過する光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出し、該偏光変位量から、ウエーハにワレが発生するか否かを判定するウエーハのワレ検査方法であれば、プロセス中に発生するワレと相関性の高い偏光変位量を求めることができ、ワレの判定をするので、より正確にウエーハのワレ検査を行うことができる。また、非破壊の検査方法であり、ウエーハを新たに傷つけることもなく、出荷するウエーハの全数に対してワレ検査を行うことも可能である。
【００１８】
ここで、前記偏光変位量の分散値（ＶＡＲ）が、５００ミクロンピクセルにおいて１００ＤＵ未満であるとき、該ウエーハにワレが発生しないと判定することが可能である（請求項８）。
このように、前記偏光変位量の分散値（ＶＡＲ）が、５００ミクロンピクセルにおいて１００ＤＵ未満であるとき、該ウエーハにワレが発生しないと判定すれば、より確実に良品を選別することができ、プロセス中においてワレが発生しないウエーハを提供することができる。
【００１９】
また、本発明は、少なくとも、インゴットブロックからウエーハをスライスするスライス工程と、該スライスされたウエーハの外周部を面取りする面取り工程と、該面取りされたウエーハを平坦化する平坦化工程と、該平坦化されたウエーハの加工歪を除去するためのエッチング工程と、該エッチングされたウエーハの両面または片面を研磨する研磨工程とを有するウエーハの製造方法において、少なくとも、ウエーハに入射して透過する光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出し、該偏光変位量から、ウエーハにワレが発生するか否かを判定して、ワレが発生すると判定したウエーハを除去するワレ検査工程を少なくとも１回行うウエーハの製造方法を提供する（請求項９）。
このようなウエーハの製造方法であれば、ウエーハを新たに傷つけることなくワレ検査工程を行い、良質のウエーハのみを製造することができるので、歩留りを向上することができる。
【００２０】
このとき、前記偏光変位量の分散値（ＶＡＲ）が、５００ミクロンピクセルにおいて１００ＤＵ未満であるとき、該ウエーハにワレが発生しないと判定することが可能である（請求項１０）。
このように、前記偏光変位量の分散値（ＶＡＲ）が、５００ミクロンピクセルにおいて１００ＤＵ未満であるとき、該ウエーハにワレが発生しないと判定すれば、より確実に良品を選別することができ、プロセス中においてワレが発生しないウエーハを製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のウエーハのワレ検査装置、検査方法であれば、実際にプロセス中に生じるウエーハのワレと相関性の高い偏光変位量を求め、その値によってワレの判定を行うため、より確実にワレの発生しない良品を選別することが可能である。また、非破壊検査であるために、ウエーハを傷付けることもなく、製品として出荷するウエーハの全数に対してワレ検査を行うことができ、歩留りも向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
従来のウエーハのワレの発生を検査する方法として、例えば、エッチングをして表面のキズを調べたり、Ｘ線トポグラフ等で評価する方法がある。また、顕微鏡によるキズのサイズの測定結果のみによる判別方法や、鋼球を使ってウエーハに外部から衝撃を与えることにより、潜在化している欠陥を顕在化して不良品を判別する方法が挙げられる。
しかしながら、これらの検査方法は、デバイス製造プロセスにおけるウエーハのワレの発生との相関性が低く、上記方法で良品と判断されてもプロセス中でワレが発生することがあった。また、ウエーハに対して新たなキズをつけてしまう可能性があるため、全数検査を行うことができないという問題があった。
【００２３】
そして、本発明者らによる研究で、上記の顕微鏡のみによる方法など、ウエーハの表面上を観察するだけの方法では検出不可能なウエーハの内部に存在する小さな歪（局所歪）が原因となり、半導体デバイス製造プロセスでワレが発生することが判明した。
【００２４】
そこで、本発明者らは、ウエーハのワレ検査装置であって、少なくとも、ウエーハに入射し、透過する光の偏光成分を検出する偏光変位量測定装置を具備し、該偏光変位量測定装置が、前記ウエーハのＳ偏光成分とＰ偏光成分の強度を測定し、偏光変位量を算出して、該偏光変位量からウエーハにワレが発生するか否かを判定するウエーハのワレ検査装置およびワレ検査方法を発明した。
【００２５】
このようなワレ検査装置、検査方法は、上記局所歪が原因となり、ウエーハに光をあてて複屈折により生じたＳ偏光成分と、Ｐ偏光成分の強度を測定して、算出した偏光変位量によってワレ判定を行うものであり、プロセス中に生じるワレと相関性が高い判定を行うことができる。また、非破壊検査であるために、検査後のウエーハも製品として扱うことができ、全数検査を行うことも可能である。このようにして、より確実にウエーハのワレ検査を行うことができることを見出し、本発明を完成させた。
【００２６】
以下では、本発明の実施の形態について図を用いて説明をする。
ここで、図１は本発明のワレ検査装置の構成の一例を示す概略図である。
本発明のワレ検査装置１は、まず、偏光変位量測定装置２が配置されている。
ここで、本発明のワレ検査装置１の基本構成である偏光変位量測定装置２について図５を用いて詳述する。
本例で使用する偏光変位量測定装置２には、偏光成分を検出して、強度を測定する検出器２９と、偏光変位量を算出する計算機３０が備わっている。上記したように、デバイス製造プロセス中に発生するワレの原因として、例えば局所歪が挙げられる。この局所歪は、例えば複屈折のような光学的異方性を生じる原因となる。そこで、光２６、例えば直線偏光した赤外レーザーをウエーハＷの周辺部に入射し、透過してくる光の偏光成分（Ｐ偏光成分２７、Ｓ偏光成分２８）（複屈折により発生）を検出器２９で検出することで、ウエーハＷ内部に存在する上記の光学的異方性を検出する。そして、以下に述べるように、検出器２９により検出され、測定された偏光成分をもとに計算機３０により偏光変位量を算出する。
【００２７】
歪のないシリコンウエーハでは光学的な異方性はほとんどないが、歪が存在すると、その上記周辺部で光学定数の異方性が発生し、透過光に偏光成分が発生する。ここで、検出して測定された透過光のＰ偏光成分およびＳ偏光成分の偏光強度をそれぞれＰｐ、Ｐｓと定義した場合、偏光変位量（以下、Ｄ値（Ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）と呼ぶことがある。）は、
Ｄ＝１−（Ｐｐ−Ｐｓ）／（Ｐｐ＋Ｐｓ）＝２Ｐｓ／（Ｐｐ＋Ｐｓ）
で示される。
【００２８】
ただし、単純にＳ偏光成分の強度を測定しても、強度が不足するため十分な信号を得られない。このため、本例の偏光変位量測定装置２では、ホモダイン合成という方法で合成された光を検出する。
このため、上記Ｄ値はホモダイン合成後の値となり、光学的異方性がウエーハＷ内部に存在しなく、Ｓ偏光成分が検出されないときの基準となるＤ値は０ではなく、一定値（Ｄ０）となる。
ウエーハＷは応力を受けると光弾性効果により複屈折が変化するため、応力によって歪が大きくなるほど、Ｄ値は一定値Ｄ０からの変動が大きくなる。
【００２９】
このように、本例で使用した偏光変位量測定装置２は、上記のように、サンプルに入射して透過した光の偏光成分（Ｐ偏光成分２７、Ｓ偏光成分２８）を検出し、その強度を測定する検出器２９と、偏光変位量を算出する計算機３０を備えたものである。本例ではドイツのＴｅＰｌａ社製のものを用いたが、これに限定されず、偏光変位量を求めることができる装置であれば良い。
【００３０】
そして、図１に示されているように、本例では、偏光変位量測定装置２に隣接して顕微鏡３が配置されている。この顕微鏡３は、サンプルの表面上のキズを検出するものであり、図２のようにウエーハＷを保持する保持手段７を備えている。顕微鏡３の例としては、光学式のものが挙げられるが、可視光に限定されず、レーザー光や電子線による方式のものでも良い。サンプルにつけられたキズを検出し、そのサイズを測定できるものであれば構わない。
【００３１】
また、上記保持手段７は、例えば静電チャック式が考えられる。図２（Ａ）にあるように、本例では、ウエーハＷ中心部の１００ｍｍを静電チャックにより保持するものであり、図２（Ｂ）（Ｃ）のように回転が可能で、保持したウエーハＷを傾けて、キズの検出・測定を行いやすいようになっている。これにより、例えばウエーハＷ周辺部であっても測定することが可能である。ウエーハＷの保持手段７は、ウエーハＷを傷つけるものでなければ良く、特に限定されない。
【００３２】
また、ウエーハＷを収容するカセットを保持するカセットステージ４があり、該ステージ４と偏光変位量測定装置２の位置の間にはウエーハＷの搬送ロボット５が設けられている。カセットにはサンプルであるウエーハＷが入っている。この搬送ロボット５は例えば伸縮可のアームを有しており、アーム先端部でウエーハＷを保持して搬送する。この保持部はウエーハＷを傷付けないものであれば良く、例えば静電吸着によるものが考えられる。また、ウエーハとの接触部に不織布が付されたクリップなどでも良い。そして、上記カセットステージ４に配置されたカセットからウエーハＷを取り出して、ワレ検査のために偏光変位量測定装置２や顕微鏡３へとウエーハＷを搬送する。また、検査後にカセットへウエーハＷを戻す役割も持っている。
【００３３】
そして、さらに、ワレ検査装置全体をコントロールし、自動的にワレ判定を行う装置６が備えられている。この装置６はコンピュータで構成されており、ワレ検査を行うにあたり、上記各装置を制御する。そしてさらに、例えば、上記の偏光変位量測定装置２により求められた偏光変位量から、予め設定しておいた基準に基づいてウエーハＷにワレが発生するか否かを自動的に判断するものである。
【００３４】
このように、本発明のワレ検査装置１は、少なくとも、上記のような偏光変位量測定装置２を具備しており、該偏光変位量測定装置２により偏光変位量（Ｄ値）を算出し、該Ｄ値からウエーハＷにワレが発生するか否かを判定するものである。
この本発明のワレ検査装置１によって、デバイス製造プロセス中に発生するウエーハＷのワレと相関性の高いデータを得ることができ、したがって、より正確にワレの発生しにくい良質のウエーハＷを選別することが可能である。また、非破壊の検査装置であるため、検査後のウエーハも問題なく製品として扱うことができ、余分にコストをかける必要なく全数検査を行い、割れにくいウエーハＷを効率良く提供することができる。
【００３５】
また、本例のワレ検査装置１には、さらに顕微鏡３が備わっている。この顕微鏡３によってウエーハＷにおけるキズを検出し、該キズのサイズを測定することにより、ウエーハＷのワレの発生を判断するための新たな参考データとして、上記偏光変位量測定装置２によるデータに加えることもできる。特にキズのあるものは、ワレのみならず、パーティクルを発生させ易いので、偏光変位量と合わせて測定する意義がある。上記したように、この顕微鏡３はキズのサイズを測定できるものであれば良い。光学式のものがよく用いられており、比較的取り扱いの面で簡便である。
【００３６】
そして、さらにウエーハＷを収容するカセットを保持するステージ４、ワレ検査のためにカセットからウエーハＷを出し入れして搬送する搬送ロボット５を具備していれば、人の手が介入することを防ぐことができ、人による取り扱いで新たにウエーハＷにキズがつけられることをなくすことが可能である。
このとき、この搬送ロボット５が偏光変位量測定装置２とカセットステージ４の位置の間に配置されていれば、ウエーハＷの搬送をスムーズに、高速に行うことができるため、ワレ検査を効率よく進めることができる。
【００３７】
また、上記のような各部の操作を制御し、さらに偏光変位量測定装置２、顕微鏡３による測定結果を基に自動的にウエーハＷにワレが発生するか否かの判定を行う装置６を具備するワレ検査装置１であれば、各部を効率よく動かし、ウエーハＷを適切に各部に搬送してワレ検査を次々と行うことが可能であり、時間短縮、検査効率向上につなげることができる。例えば、偏光変位量測定装置２で検査を行っている際に、同時進行で別のウエーハＷに対して顕微鏡３で検査を行わせることができる。また、必要に応じて、搬送ロボット５に、異常と判定されたウエーハＷを、異常品を保管するためのＢＯＸに運搬選別させることも可能である。
【００３８】
このような本発明のウエーハのワレ検査装置１を用いて、ウエーハＷの外観からだけでは検出することのできない内部の歪（局所歪）に光をあてて、偏光成分を検出し、強度を測定して偏光変位量を求め、その値を基に、ワレの発生を判定すれば、この判定方法はウエーハＷのワレとよい相関があり、より正確にワレの発生を判定することができるため、良品を選別し、製造工程に送り出すことができ、生産効率、歩留まりを向上することが可能である。また、本発明のワレ検査方法は非破壊検査であるため、ウエーハＷを傷つけることなく、出荷する全てのウエーハＷに対して検査を施すことができる。
【００３９】
ここで、例えば、偏光変位量の分散の値において、５００ミクロンピクセルで１００ＤＵ未満のときウエーハＷにワレが発生しないと判定すれば、予めより確実に割れやすいウエーハＷを取り除き、良品を選別することができる。本例では、例えば５００ミクロンピクセル（使用した偏光変位量測定装置２の最小検出サイズ）で検出可能なＤ値の分散σ（局所歪値）を「ＶＡＲ  ＤＵ／５００ミクロンピクセル」で示す。
また、ワレの判定基準として、偏光変位量の分散σを用いたが、ウエーハＷのサイズや種類等、各種条件に合わせて別の判断基準を設定することも可能である。
【００４０】
また、インゴットブロックからウエーハをスライスするスライス工程と、該スライスされたウエーハの外周部を面取りする面取り工程と、該面取りされたウエーハを平坦化する平坦化工程と、該平坦化されたウエーハの加工歪を除去するためのエッチング工程と、該エッチングされたウエーハの両面または片面を研磨する研磨工程とを有するウエーハの製造方法において、本発明のウエーハのワレ検査装置１を用いて、内部の歪（局所歪）に光をあてて、偏光成分を検出し、強度を測定して偏光変位量を求め、その値を基に、ワレの発生を判定して、ワレが発生すると判定したウエーハを除去するワレ検査工程を少なくとも１回行えば、良質のウエーハのみを製造することができ、歩留りを向上することが可能である。
【００４１】
ここで、偏光変位量の分散値（ＶＡＲ）において、５００ミクロンピクセルで１００ＤＵ未満のときウエーハＷにワレが発生しないと判定すれば、より確実に良質のウエーハを選別することができ、デバイスプロセス中においてワレが発生しない高品質のウエーハを製造することができる。
【実施例】
【００４２】
以下に本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１・比較例１）
物理的な衝撃やダメージを与えたウエーハは、熱衝撃耐性が劣ってワレが発生しやすい可能性がある。そこで、各種ダメージを与えたサンプルウエーハを用意し、まず、非破壊のワレ検査方法として、図１の本発明のワレ検査装置を用いてワレ検査を行い、また、比較例として、従来法である顕微鏡によるワレ検査を行い、ウエーハが割れるか否かの判定をした。その後、双方のワレ検査を行ったサンプルに対して、実際に急加熱および急冷却を施し、デバイスの製造工程に類似した工程を行って、ウエーハにワレが発生するか否かを見た。そして、本発明によるワレ検査装置を用いたワレ検査方法と、ワレとの相関性を調べるとともに（実施例１）、上記従来の顕微鏡のみによる検査方法とウエーハのワレとの相関性についても同様に調べた（比較例１）。
【００４３】
なお、本発明のワレ検査装置を用いたワレ検査方法において、ワレの判定基準として、Ｄ値の分散σ（局所歪値）が「ＶＡＲ  １００ＤＵ／５００ミクロンピクセル」以上のウエーハをワレが発生すると判定した。
また、顕微鏡は光学式のものを使用した。上記ダメージにより発生したキズのサイズを測定し、サイズが１５μｍ以上のキズを有するウエーハを割れると判定した。
両方法ともに、ウエーハエッジより内側５０ｍｍのエリアの全周において測定を行った。
【００４４】
まず、チョクラルスキー法により引上げられた単結晶棒から加工して得られたシリコンウエーハで、直径３００ｍｍ、厚さ０．７７５ｍｍ、Ｐ型＜１００＞、抵抗率１０Ω・ｃｍのものを用意し、サンプルウエーハとして、Ａ〜Ｄのサンプルウエーハを用意した。
「サンプルＡ」として、図６に示すようにシリコンウエーハをエッジが下になるように落下させて、衝撃治具２３にぶつけて物理的衝撃・ダメージを与える。
落下高さ：５ｃｍ、７．５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、
衝撃治具：ＳｉＣ平坦面、ＳｉＣ尖角辺。
この条件のもと、上記方法でサンプルを作製した。
【００４５】
「サンプルＢ」として、ウエーハの面が水平になるよう落下させて、ウエーハの中央部に衝撃治具２３にぶつけて物理的衝撃・ダメージを与える。
落下高さ：１０ｃｍ、２０ｃｍ、
衝撃治具：石英円柱（直径５０ｍｍ）、石英円柱（１００ｍｍ）。
この条件のもと、上記方法でサンプルを作製した。
【００４６】
「サンプルＣ」として、ウエーハの加工工程でハンドリングの異常によるダメージを想定した。搬送ロボットにより搬送されているウエーハを石英製ウエーハホルダーに衝突させる。
ウエーハ側面部に正面衝突、ウエーハ下面部がホルダーに乗り上げるような衝突の２通りの衝突条件を用意し、サンプルを作製した。なお、上記２つの衝突による衝撃（計算値）は、１０ｃｍ（下面部）、２０ｃｍ（側面部）の高さから落下させた場合と同程度の衝撃である。
【００４７】
「サンプルＤ」として、クラッシュテスト機で静圧荷重を加える。クラッシュテスト機は、ウエーハエッジの３方向（ノッチを基準に時計回りで２０°、１４０°、２６０°の位置）から、静圧荷重を加えてウエーハをクラッシュさせる機器である。この装置を利用して、ウエーハに静圧荷重を加えたサンプルを作製した。
静圧荷重：２０ｋｇ荷重、４０ｋｇ荷重、６０ｋｇ荷重。
以上のように、様々な方法によってウエーハにダメージを与え、多様なサンプルＡ〜Ｄを作製した。
【００４８】
これらのサンプルＡ〜Ｄに対し、以下の条件のもと、急加熱および急冷却工程を施す。この急加熱・急冷却工程は実際のデバイス製造工程とよく類似しており、この工程を施すことで、デバイス製造工程で実際に発生するウエーハのワレの発生に関するデータを正確に得ることができる。
【００４９】
以下、この急加熱・急冷却工程をウエーハに施す装置について図４を参照して述べる。
ここで、図４にあるように、この急加熱・急冷却装置１２は、まず、熱処理炉１３と冷却装置１４とウエーハＷの保持治具１５により構成されている。
そして、熱処理炉１３は石英製マッフル１７の周りにカンタルヒーター１８が配置され、さらにその周りは断熱材１９、水冷管２０で覆われている。また、熱処理炉１３と炉外部は炉扉２１を挟んで通じている。熱処理炉１３はウエーハＷを急加熱することができればよく、ヒーターとしては抵抗加熱、ランプ加熱等であってもよい。また、炉も石英の他、ＳｉＣを用いることもできる。
【００５０】
次に冷却装置１４について、本例では空冷装置１６から構成されている。この空冷装置１６は、熱処理された保持治具１５上のウエーハＷの上面からエアーを吹き付けて強制冷却するものである。また、水冷によりウエーハ保持治具１５を冷却してもよい。
【００５１】
また、ウエーハＷを保持する保持治具１５は、オートローダー２２上に配置され、オートローダー２２は熱処理炉１３内、冷却装置１４内へと続いている。したがって、オートローダー２２の熱処理炉１３への出し入れ速度（ウエーハ搬送速度）を調整することにより、その上の保持治具１５上のウエーハＷの急加熱・急冷却速度を制御することができる。また、熱処理炉１３と冷却装置１４との間でウエーハＷを往復させることができ、繰り返して急加熱・急冷却を連続して施すことができる。
【００５２】
このような装置を用いたウエーハの急加熱・急冷却工程の条件は以下の通りである。
ウエーハ保持治具：石英製  熱処理炉への出し入れ方向に対して、ノッチ方向を４５°傾けて保持する。
熱処理炉：Ｎ２雰囲気下  温度設定１０００℃、
ウエーハ搬送速度：１０ｍ／ｓｅｃ、
この条件における急加熱速度、急冷却速度の温度プロファイルを図７として示す（白金熱電対により測定）。
１サイクル３５分工程とし、熱処理炉へ挿入して急加熱して１５分間保持し、その後取り出して急冷却して室温状態で１５分間保持する。これを５サイクル繰り返した場合のワレで評価する。
【００５３】
以上のように、各サンプルウエーハに本発明のワレ検査を実施して得たワレ判定と、本発明のワレ検査後に行った急加熱・急冷却工程によって実際に割れたウエーハとの関係を実施例１の結果として下記表１に示す。
表１は、上記ダメージを与えた全てのサンプルについてとりあげており、本発明のワレ検査装置により算出したＤ値の分散σの値を有するサンプルにおいて、実際にワレが発生した割合を示している。
【００５４】
表１から判るように、ウエーハにワレが発生すると判定されたＤ値の分散σが「ＶＡＲ  １００ＤＵ以上」のサンプルのうち、３０％にワレが発生しており、高い割合を占めていることが判る。特に、「ＶＡＲ  ２００ＤＵ以上」のサンプルでは、７０％ものサンプルにワレが発生している。
一方、ワレの発生には至らないと判定された「ＶＡＲ  １００ＤＵ未満」のサンプルではワレは生じていない。
【００５５】
また、割れたサンプルでは、いずれもこの局所歪が「ＶＡＲ  １００ＤＵ以上」の強い値の個所からワレが発生した。急加熱・急冷却工程の前に行ったワレ検査で、上記局所歪が強を示すものの、従来法である顕微鏡のみでは明瞭なキズが見つからない個所を有するサンプルがあった。このような、外見上にキズが無く、局所歪  ＶＡＲ  １００ＤＵ以上を持っているウエーハは、急加熱・急冷却工程で熱衝撃を与えて割れたウエーハの１５％に上った。
【００５６】
このように、本発明のワレ検査装置を用いたワレ検査方法によって、高い確率でワレの発生を判定することができることが判る。本発明のワレ検査方法と、ウエーハのデバイス製造工程におけるワレの発生とは高い相関性があり、例え外見からキズが検出されないものであっても歪が大きくワレの発生し易いウエーハは、本発明により確実に取り除き、良質のウエーハを提供することができる。
【００５７】
【表１】
2007115870.tif 000002
【００５８】
次に、比較例１の結果を表２に示す。
表２は、従来のワレ検査方法である顕微鏡を用いたウエーハ表面上のキズのサイズのみによるワレ判定と、実際にワレが発生した割合の関係を示している。
表２から判るように、ワレが発生すると判定された１５μｍ以上のサイズのキズを有するサンプルであってもワレ発生率は８％程度である。これは、ワレが発生するには至らないと判定された１５μｍ未満程度のサイズのキズを有しているサンプルのワレ発生率と同じ値であり、ウエーハ表面に存在するキズの大きさとワレの発生に相関があまりみられない。さらに、ダメージを与えても外見上キズが検出されなかったウエーハの７％においてワレが発生しており、ウエーハ表面上のキズの大きさとウエーハに与えたダメージ、ワレの発生にはあまり相関がないものと思われる。
【００５９】
【表２】
2007115870.tif 000003
【００６０】
（実施例２）
加工洗浄した直径３００ｍｍのポリッシュドウエーハ（ＰＷ）の１０万枚について図１に示す本発明のワレ検査装置を用いてワレ検査を行う。
まず、ウエーハエッジより内側５０ｍｍのエリアの全周において、以下に示すように、本発明のワレ検査装置の偏光変位量測定装置と光学式顕微鏡による測定値が比較的大きい４００枚のＰＷを１０万枚の中から選別した。
偏光変位量測定装置による測定：局所歪値（５００ミクロンピクセル）  ＶＡＲ  ３５ＤＵ以上、
光学式顕微鏡による測定：キズのＭＡＸサイズ  ８μｍ以上。
上記基準で選別した４００枚のＰＷに、実施例１と同条件のもと、実際に急加熱・急冷却工程を施してワレの発生の有無を確認した。
【００６１】
実施例２の結果を図３に示す。
ここで、図３の右半分の領域８は本発明のワレ検査装置による検査方法で、ＶＡＲ  ＤＵ値が１００以上でワレが発生すると判定される範囲である。上半分の領域９は光学式顕微鏡のみによる従来の検査方法で、キズのサイズが１５μｍ以上でワレが発生すると判定される範囲である。
また、左下領域１０は上記選別した４００枚以外の９９６００枚のサンプルが含まれる範囲である。そして右下領域１１は光学式顕微鏡のみによる従来の検査ではワレは発生しないと判定されるサンプル群である。
上記４００枚のＰＷに対して急加熱・急冷却工程を施したところ、「異常なし  ３９７枚、ワレ発生  ３枚」であった。このように、デバイス製造工程時に実際にワレが発生する頻度は、１０万枚中３枚程度であると考えられる。
【００６２】
ここで、図３から判るように、本発明のワレ検査装置を用いたワレ検査方法により、領域８の上記の３枚の不良ウエーハ全てを検出し、さらに、例え今回のテストではワレが発生しなかったとしてもデバイス工程でワレが発生する可能性があるものを取り除くことができる。同時に、従来法では不良ウエーハと判断してしまう領域９内のワレの発生しない良質のウエーハを大量に不良ウエーハと判断することなく提供することができ、生産性を向上させ、コストを低減することができる。
一方、顕微鏡により測定したキズのサイズのみでワレ判定する従来の方法では、上記領域１１のサンプルを良品と判断してしまい、ワレの発生する可能性があるサンプルを見逃してしまうことになる。
【００６３】
以上のように、本発明のワレ検査装置を用いたワレ検査方法は、デバイス製造工程でのワレの発生との相関性が高く、例えば光学式顕微鏡のみによる従来のワレ検査法ではひっかからなかった不良ウエーハを確実に割れ易いウエーハと判定することが可能である。このため、歩留りを向上させることができ、効率よく良質のウエーハを提供することができる。
また、非破壊検査であるため、出荷する全数のウエーハに対して本発明のワレ検査を行うことができ、デバイスの製造効率を向上させることができる。
【００６４】
なお、本発明は、上記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】
【００６５】
【図１】本発明のワレ検査装置の構成の一例を示した概略図である。
【図２】顕微鏡におけるウエーハの保持の一例である。
【図３】実施例２の結果である。
【図４】各実施例および比較例におけるウエーハを急加熱・急冷却する装置の概略図である。
【図５】本発明のワレ検査装置の偏光変位量測定装置の一例を示した概略図である。
【図６】ダメージウエーハの作成法の一例である。
【図７】実施例１における急加熱・急冷却温度プロファイルである。
【符号の説明】
【００６６】
１…本発明のウエーハのワレ検査装置、  ２…偏光変位量測定装置、
３…顕微鏡、  ４…カセットステージ、  ５…搬送ロボット、
６…装置全体をコントロール・ワレを自動判定する装置、
７…顕微鏡のウエーハの保持手段、
８…本発明のワレ検査装置による検査方法でワレが発生する（ＶＡＲ  １００ＤＵ以上）と判定される範囲、
９…光学式顕微鏡のみによる従来の検査方法でワレが発生する（キズのサイズが１５μｍ以上）と判定される範囲、
１０…９９６００個のサンプルが含まれる範囲、
１１…光学式顕微鏡のみによる従来の検査方法でワレは発生しないと判定されるサンプル群、  １２…急加熱・急冷却装置、  １３…熱処理炉、
１４…冷却装置、  １５…保持治具、  １６…空冷装置、
１７…石英マッフル、  １８…カンタルヒーター、  １９…断熱材、
２０…水冷管、  ２１…炉扉、  ２２…オートローダー、
２３…衝撃治具、  ２６…光、  ２７…Ｐ偏光成分、
２８…Ｓ偏光成分、  ２９…検出器、  ３０…計算機、
Ｗ…ウエーハ。
【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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