JP3950622B2 - Reference wafer for nanotopography evaluation and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ製造時に起こるシリコンウェーハ表面の微小凹凸(ナノトポグラフイ、Nanotopogrphy)を測定するための基準とするためのウェーハであって、表面に一定の空間波長と高さ(波高)を持つ微小凹凸を有するナノトポグラフィ評価用基準ウエーハに関し、更には、その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウェーハの平坦化加工中に生じる数百nm以下の微小凹凸(ナノトポグラフイ、Nanotopogrphy)がデバイスプロセスのCMP工程等において問題にされる。そのため、ウェーハ製造過程において、シリコンウェーハ表面の微小凹凸の測定が行われている。
【0003】
シリコンウェーハの加工後に残る微小凹凸(ナノトポグラフィ)を測定する装置として魔鏡(ハロゲンランプの平行光をシリコンウェーハに照射し、そのときの反射光の明暗を測定する測定装置)もしくは SQM(ADE社、アルゴンイオンレーザーをワークに対し斜入射し正反射光をディテクターにより検出する。この時、正反射位置とのズレよりワーク表面の傾きを求め、微小凹凸の高さを測定する測定装置)などが使用されている。
【0004】
これらの測定装置による測定では、平坦化加工が施された任意のシリコンウェーハを目標管理ウェーハとして用い、日間、バッチ間、及び、特定の装置間のバラツキが管理されているにすぎない。
【0005】
ところが、このような管理では、たまたま選ばれた一つのシリコンウェーハを基準にして、上述の日間、バッチ間、装置間の相対的なバラツキが管理されるだけであるため、測定の絶対値に対して高い信頼性は得られていない。このため、基準となる定まった微小凹凸を有するシリコンウェーハを供給し、これにより測定値の絶対値を較正することが必要となってきた。ある段差を有する標準ウェーハは存在しているものの、該ウェーハは表面に一定の空間波長と高さ(波高)を持たない為、これでは周期性、傾きについての較正をすることができない。
【0006】
ところで、シリコンウェーハの平坦化において近年では、プラズマ中に発生する活性種によってシリコンウェーハを局部的にエッチングする局部エッチング装置が使用されるようになってきた。図1は一般的な局部エッチング装置200を示す断面図である。
【0007】
この局部エッチング装置200は、SF6(六フッ化硫黄)ガス等をプラズマ発生器100で放電させて、F活性種等を生成し、このF活性種ガスGをノズル部101からチャック120上のシリコンウェーハWの表面Waに噴射することで、表面Waの部分のうち基準厚さ値よりも厚い部分(以下、「相対厚部」という。)を局部的にエッチングするものである。
【0008】
具体的には、厚い相対厚部に対して、チャック120を移動速度、即ちノズル部101の相対速度を遅くして、F活性種ガスGの噴射時間を長くし、低い相対厚部に対しては、ノズル部101の相対速度を速くして、F活性種ガスGの噴射時間を短くすることにより、シリコンウェーハWの表面Wa全体を平坦化するものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した問題に鑑み、表面の微小凹凸を測定する時の基準となるシリコンウェーハであって、表面に局部エッチングの相対走査によって形成された予め定められた一定の空間波長と高さを持つ微小凹凸を有するナノトポグラフィ評価用基準ウエーハを提供するとともに、この評価用基準ウエーハを製造する製造方法を提供することを課題とするものである。また、この評価用基準ウエーハを測定器の較正に使用することにより、どの測定器においても測定結果の評価が等価になるようにし、更にこれによる管理を可能とすることを課題とするものである。また、更に、現在では、較正手段を持たないシリコンウェーハ表面の微小凹凸測定装置に対し一定の規格に基づいた評価用基準ウェーハを提供することを課題とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明では、局部的なエッチングを一定速度、一定幅毎に移動させることによりエッチング形状が重ね合わされ、ウェーハ表面には微小なエッチング痕が一定の周期と一定の高さで形成される。また、その際、エッチング痕はその周期が直線走査の間隔と一致し、高さが速度に依存して形成される。なお、この明細書では波高という用語を使用するが、これは周期性のある微小凹凸を水面の波にたとえ、そのような波において、波の底から波の頂きまでの高さの差を意味するものとして使用している。
【0011】
【0012】
更に具体的に示すと上記課題は、以下の手段により解決される。すなわち、
番目の発明の解決手段は、Y方向のエッチングによって形成される形状がX方向に一定間隔で繰り返される局部エッチングの相対走査により、空間波長が0.5mm以上且つ20mm以下であり、波高が1nm以上200nm以下の微小凹凸が形成されていることを特徴とするナノトポグラフィ評価用基準ウエーハである。
【0013】
【0014】
【0015】
番目の発明の解決手段は、少なくとも両面研磨工程を経たシリコンウェーハを、X−Yステージを用い、X、Yのいずれか一方の方向は一定の幅のステップ移動をさせ、他方の方向は直線移動をさせることにより局部エッチングの領域を移動させるとともに、このとき、上記X−Yステージのステップ幅を変化させることにより微小凹凸の空間波長を依存させ、上記直線移動の速度を変化させることにより、上記微小凹凸の波高を依存させることによって、上記シリコンウェーハ上に、空間波長が0.5mm以上且つ20mm以下であり、波高が1nm以上200nm以下であるところのナノトポグラフィ評価のための微小凹凸を局部エッチングの相対走査により形成することを特徴とするナノトポグラフ ィ評価用基準ウエーハの製造方法である。
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
これらの発明では、プラズマ発生過程において放電管内の所定のガスがノズル部から噴射されるとともに、放電管のノズル部がウェーハの表面に沿って一定速度で移動させられる。これにより、シリコンウェーハの表面にはノズル部から噴射する活性種ガスによつて局部的なエッチングが施されることにより、シリコンウェーハに一定の周期と波高を持つ微小凹凸が加工、形成される。
【0020】
局部的なエッチングを一定速度、一定幅毎に移動させることによりウェーハ表面に微小なエッチング痕、つまり、微小凹凸、が一定の周期と波高で形成される。このとき、微小凹凸の周期は直線走査の間隔と一致し、波高は速度に依存する。微小凹凸を空間波長(周期)が0.5mm以上且つ20mm以下であり、波高が1nm以上200nm以下のナノトポグラフィ評価用基準ウエーハを製造し、これをウェーハ表面測定用の光学的測定装置にかけ、較正、及び測定値の確認を行う。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0022】
図2は、この発明の一実施形態に係わるナノトポグラフィ評価用基準ウエーハを製造するための製造装置、すなわち、局部エッチング装置を示す概略構成図である。これによりウェーハ表面には、局部エッチングにより微小凹凸が形成される。
【0023】
この局部エッチング装置は、プラズマ発生器1、ガス供給装置3、X−Y駆動機構5を具備している。プラズマ発生器1はアルミナ放電管のガスをプラズマ放電させて中性ラジカルを含んだ活性種ガスGを生成するための機器であり、マイクロ波発振器10と導波管11とよりなる。マイクロ波発振器10は、マグネトロンであり、所定周波数のマイクロ波Mを発振することができる。
【0024】
導波管11は、マイクロ波発振器10から発振されたマイクロ波Mを伝搬するためのもので、アルミナ放電管2に外挿されている。
【0025】
このような導波管11の左側端内部には、マイクロ波Mを反射して定在波を形成する反射板(ショートプランジャー)12が取り付けられている。また、導波管11の中途には、マイクロ波Mの位相合わせを行うスタブチューナ13と、マイクロ波発振器10に向かう反射マイクロ波Mを90°方向に(図2の表面方向)に曲げるアイソレータ14とが取り付けられている。
【0026】
アルミナ放電管2は、下端部にノズル部20を有した円筒体であり、上端部には、ガス供給装置3の供給パイプ30が連結されている。
【0027】
ガス供給装置3は、アルミナ放電管2内にガスを供給するための装置であり、SF6(六フッ化硫黄)ガスのボンベ31を有し、ボンベ31がバルブ32と流量制御器33を介して供給パイプ30に連結されている。
【0028】
プラズマ発生器1がかかる構成を採ることにより、ガス供給装置3からアルミナ放電管2にガスを供給すると共に、マイクロ波発振器10からマイクロ波Mを発振すると、アルミナ放電管2内においてプラズマ放電が行われ、プラズマ放電で生成された活性種ガスGがノズル部20から噴射される。
【0029】
シリコンウェーハWは、チャンバー4内のチャック40上に配置されると、チャック40の静電気力で吸着されるようになっている。チャンバー4には、真空ポンプ41がとりつけられており、この真空ポンプ41によってチャンバー4内を真空にすることができる。また、チャンバー4の上面中央部には、孔42が穿設され、この孔42を介してアルミナ放電管2のノズル部20がチャンバー4内に外挿されている。また、孔42とアルミナ放電管2との間にはO−リング43が装着され、孔42とアルミナ放電管2との間が気密に保持されている。そして、このような孔42に挿入されたノズル部20の周囲にはダクト44が設けられ真空ポンプ45の駆動によって、エッチング時の反応生成ガスをチャンバー4の外部に排出することができる。
【0030】
X−Y駆動機構5は、このようなチャンバー4内に配されており、チャック40の下方から支持している。
【0031】
このX−Y駆動機構5は、そのX駆動モータ50によってチャック40を図2の左右方向に移動させ、そのY駆動モータ51によってチャック40とX駆動モータ50とを一体に図2の紙面表裏方向に移動させる。すなわち、このX−Y駆動機構5によってノズル部20をシリコンウェーハWに対して相対的にX−Y方向に移動させることができる。
【0032】
次に、上記局部エッチング装置を用いてこの実施形態のウェーハ表面微小凹凸を形成する方法について説明する。ガス供給装置3のバルブ32を開き、ボンベ31内のSF6ガスを供給パイプ30に流出して、アルミナ放電管2に供給する。この時、バルブ32の開度を調整して、SF6ガスの流量を300SCCM( Standard Cubic CentiMeter )に調整する。
【0033】
上記SF6ガスの供給作業と平行して、マイクロ波発振器10を駆動する。すると、SF6ガスがマイクロ波Mによってプラズマ放電されて、中性ラジカルであるF(フッ素)ラジカル(中性活性種)を含んだ活性種ガスGが生成される。これにより活性種ガスGがアルミナ放電管2のノズル部20に案内されて、ノズル部20の開口20aからシリコンウェーハW側に向けて噴射される。
【0034】
この状態で局部エッチング過程を実行する。制御コンピュータ49によりX−Y駆動機構5を駆動し、シリコンウェーハWを吸着したチャック40をX−Y方向にジグザグ状に移動する。図3は、ノズル部20の走査の様子をシリコンウェーハWの上面から見た軌跡によって説明するための説明図である。この図3に示すように、ノズル部20はシリコンウェーハWに対して相対的にジグザク状(矩形波状)に移動させられる。
【0035】
このとき、ノズル部20の速度は、Y方向に一定速度の移動を反対方向に繰り返し、この繰り返しの逆転時に合わせてX方向には一定間隔Sでステップ移動させられる。これによりシリコンウェーハWの表面ではX方向の間隔S毎にY方向の一定走査速度に応じたエッチングが行われる。なお、上記局部エッチングでは、SF6ガスが使用される例を示ししているが、NF3、又は、CF4ガスを使用することができる。
【0036】
図4は、Y方向から見たエッチングの様子を示す図である。この図において、左右方向はX軸方向、上下はZ方向を示しており、(a)はY方向のエッチングによって形成される形状がX方向に等間隔で重ね合わされたときにシリコンウェーハ上に形成される形状、(b)はこの形状の一部拡大図である。
【0037】
ノズル部20がY方向にシリコンウェーハWの表面を一定速度で走査すると、一度の走査により、(a)の太い曲線eで示される形状が形成される。この形状がX方向に一定間隔Sで繰り返されるので、最終的にこれが重ね合わされた形状がシリコンウェーハW上に形成される。拡大図(b)に示されるように、重ね合わされた形状は微小な波を打っており、そのピッチはX方向の送り間隔Sと等しい。つまり、エッチングの重なる領域が連続してエッチング後のシリコンウェーハWの表面において微小の凹凸が発生する。
【0038】
この時微小凹凸の周期が20mm以下で、波高(波頂から波底までの高さの差)が1nm以上200nm以下の範囲とする場合、単一エッチング走査のエッチング最大除量から計算してY方向の速度を決定する。
【0039】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。例えば上記実施形態ではダウンストリームプラズマを使用したが、RIEを用いることもできる。この場合もプラズマの生成法に違いはあるがX−Y駆動を利用し、エッチング形状を計算された間隔毎に加工を行うことにより一定の波高、周期をもつシリコンウェーハの製造が可能となる。
【0040】
上記実施形態により製造された一定周期と設定値波高を有するシリコンウェーハを、測定器の測定値を確認するため、あるいは測定器を較正するためのウェーハとして使用するとき、その測定器は安定した信頼のできるデータを得ることが可能となる。以下に実施例を示す。
【0041】
【実施例】
実施例1
ダウンストリームプラズマを使用した局部エッチング装置においてSF6ガス、ガス流量300SCCM、マイクロ波進行波、出力300Wによりピッチ幅を2mm、4mm、5mmに設定し、Y方向の速度を一定(80mm/sec、40mm/sec、80mm/sec)にして、シリコンウェーハのエッチング加工を行った。加工前後にシリコンウェーハ平坦度測定装置により加工量を測定した。また加工後、触針式段差測定装置により加工後のシリコンウェーハ上の凹凸の高さ(波高)について評価した。図5は、これにより得られた加工結果を示す表である。
【0042】
実施例2
従来の方法として基準ウェーハにより較正していないナノトポグラフィ評価装置と本発明により得られた基準ウェーハにより較正されたナノトポグラフィ評価装置によりそれぞれ製品ウェーハの微小凹凸を評価した。その結果を図6に示す。本発明による基準ウェーハにより較正されたナノトポグラフィ評価装置の凹凸aの高さ(波高)haは、触針式段差測定装置による基準値(絶対値)bとほぼ同じ波高hbであるのに対し、一方、従来の方法で得られている凹凸cの高さ(波高)hcでは凹凸の高さ(波高)に誤差が生じていることがわかる。
【0043】
【発明の効果】
これまでのシリコンウェーハ上に残る微小凹凸ナノトポロジー、を制御することは不可能であった。しかし、局部エッチング法を用いた本発明の方法では、X−Yステージのピッチ幅と走査速度により加工後のシリコンウェーハ上に残る微小凹凸を制御することが可能となるという効果を奏する。また、このため、現在のところ較正手段を持たないシリコンウェーハ表面の微小凹凸測定装置に対し標準サンプルとして一定の規格のあるウェーハを供給することが可能となり、絶対値の信頼性が向上するという効果を奏する。
【0044】
本発明によって、表面の微小凹凸を測定する時の基準となるシリコンウェーハであって、表面に予め定められた一定の空間波長と波高を持つ微小凹凸を有するナノトポグラフィ評価用基準ウエーハを提供することができるという効果を奏する。また、この評価用基準ウエーハを測定器の較正に使用することにより、どの測定器においても測定結果の評価を等価とすることを可能にし、更にこれによる管理を可能とする効果を奏する。また、更に、現状では較正手段を持たないシリコンウェーハ表面の微小凹凸測定装置に対し一定の規格のあるウェーハを供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一般的な局部エッチング装置200の断面図である。
【図2】 本発明の一実施形態に係わるナノトポグラフィ評価用基準ウエーハを製造するための製造装置、すなわち、局部エッチング装置を示す概略構成図である。
【図3】 ノズル部20の走査の様子をシリコンウェーハWの上面から見た軌跡によって説明するための説明図である。
【図4】 Y方向から見たエッチングの様子を示す図である。
【図5】 実施例の加工結果を示す表である。
【図6】 従来と本発明にかかる製品ウェーハの微小凹凸を評価した結果を示す図である。
【符号の説明】
1、100 プラズマ発生器
2 アルミナ放電管
3 ガス供給装置
4 チャンバー
5 X−Y駆動機構
10 マイクロ波発振器
11 導波管
13 スタブチューナ
14 アイソレータ
20、101 ノズル部
20a 開口
30 供給パイプ
31 ボンベ
32 バルブ
33 流量制御器
40、120 チャック
41、45 真空ポンプ
42 孔
43 O−リング
44 ダクト
49 制御コンピュータ
50 X駆動モータ
51 Y駆動モータ
G 活性種ガス
M マイクロ波
W シリコンウェーハ
Wa 表面
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a wafer for use as a reference for measuring the micro unevenness (Nanotopogrphy) on the surface of the silicon wafer that occurs during the manufacture of the silicon wafer, and the surface has a certain spatial wavelength and height (wave height). The present invention relates to a nanotopography evaluation reference wafer having minute irregularities, and further relates to a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Minute unevenness (Nanotopogrphy) of several hundred nm or less generated during the planarization process of the silicon wafer is a problem in the CMP process of the device process. For this reason, measurement of minute irregularities on the surface of the silicon wafer is performed in the wafer manufacturing process.
[0003]
Magic mirror (measurement device that measures the parallel brightness of a halogen lamp to a silicon wafer and measures the brightness of the reflected light) or SQM (ADE) An argon ion laser is incident on the workpiece obliquely and specular reflection light is detected by a detector.At this time, the inclination of the workpiece surface is obtained from the deviation from the regular reflection position, and the height of the minute irregularities is measured). in use.
[0004]
In the measurement by these measuring apparatuses, an arbitrary silicon wafer that has been subjected to planarization processing is used as a target management wafer, and variations among days, batches, and specific apparatuses are only managed.
[0005]
However, such management only manages the relative variation between the above-mentioned days, batches, and devices based on a single silicon wafer that happens to be selected. High reliability has not been obtained. For this reason, it has become necessary to supply a silicon wafer having fine irregularities as a reference, thereby calibrating the absolute value of the measured value. Although there exists a standard wafer having a certain level difference, since the wafer does not have a constant spatial wavelength and height (wave height) on the surface, it is not possible to calibrate periodicity and inclination.
[0006]
By the way, in recent years, in the planarization of a silicon wafer, a local etching apparatus for locally etching a silicon wafer by active species generated in plasma has been used. FIG. 1 is a sectional view showing a general local etching apparatus 200.
[0007]
This local etching apparatus 200 discharges SF6 (sulfur hexafluoride) gas or the like with the plasma generator 100 to generate F active species and the like, and this F active species gas G is transferred from the nozzle portion 101 to silicon on the chuck 120. By spraying on the surface Wa of the wafer W, a portion thicker than the reference thickness value (hereinafter referred to as “relative thickness portion”) in the surface Wa portion is locally etched.
[0008]
Specifically, the moving speed of the chuck 120, that is, the relative speed of the nozzle portion 101 is decreased with respect to the thick relative thick portion, and the injection time of the F activated species gas G is lengthened. Is to flatten the entire surface Wa of the silicon wafer W by increasing the relative speed of the nozzle portion 101 and shortening the spray time of the F activated species gas G.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-mentioned problems, the present invention is a silicon wafer that serves as a reference when measuring minute irregularities on the surface, and has a predetermined constant spatial wavelength and height formed on the surface by relative scanning of local etching. It is an object of the present invention to provide a nanotopography evaluation reference wafer having minute irregularities and to provide a manufacturing method for manufacturing this evaluation reference wafer. Another object of the present invention is to use the evaluation reference wafer to calibrate the measuring instrument so that the evaluation of the measurement result is equivalent in any measuring instrument and can be managed by this. . Furthermore, it is an object of the present invention to provide a reference wafer for evaluation based on a certain standard for a micro unevenness measuring device on the surface of a silicon wafer that does not have a calibration means at present.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the etching shape is superimposed by moving local etching at a constant speed and at a constant width, and minute etching traces are formed on the wafer surface with a constant period and a constant height. Further, at that time, the etching traces are formed such that the period thereof coincides with the interval of the linear scanning, and the height depends on the speed. In this specification, the term wave height is used, which means that the minute irregularities with periodicity are compared to waves on the water surface, and in such waves, the difference in height from the bottom of the wave to the top of the wave is meant. It is used as something to do.
[0011]
[0012]
More specifically, the above problem is solved by the following means. That is,
The solution of the first invention is that the spatial wavelength is 0.5 mm or more and 20 mm or less by the relative scanning of the local etching in which the shape formed by etching in the Y direction is repeated at constant intervals in the X direction , and the wave height is A reference wafer for nanotopography evaluation, characterized in that fine irregularities of 1 nm to 200 nm are formed .
[0013]
[0014]
[0015]
Solutions of the second invention, a silicon wafer having undergone at least double-side polishing step, using the X-Y stage, X, either direction Y is allowed to step movement of constant width, the other direction By moving the region of local etching by moving linearly, by changing the step width of the XY stage, depending on the spatial wavelength of minute irregularities, and changing the speed of the linear movement By making the wave height of the micro unevenness dependent , the micro unevenness for nanotopography evaluation where the spatial wavelength is 0.5 mm or more and 20 mm or less and the wave height is 1 nm or more and 200 nm or less on the silicon wafer. production side of Nanotopogurafu I evaluation criteria wafer, and forming by the relative scan of the local etching It is.
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
In these inventions, a predetermined gas in the discharge tube is ejected from the nozzle portion during the plasma generation process, and the nozzle portion of the discharge tube is moved at a constant speed along the surface of the wafer. As a result, the surface of the silicon wafer is locally etched by the activated species gas sprayed from the nozzle portion, thereby processing and forming minute irregularities having a certain period and wave height on the silicon wafer.
[0020]
By moving the local etching at a constant speed and a constant width, minute etching marks, that is, minute irregularities are formed on the wafer surface with a constant period and wave height. At this time, the period of the minute unevenness coincides with the interval of the linear scanning, and the wave height depends on the speed. Produce a nanotopography evaluation reference wafer with minute irregularities having a spatial wavelength (period) of 0.5 mm or more and 20 mm or less, and a wave height of 1 nm or more and 200 nm or less, and apply this to an optical measuring device for wafer surface measurement and calibration. Check the measured values.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a manufacturing apparatus for manufacturing a nanotopography evaluation reference wafer according to an embodiment of the present invention, that is, a local etching apparatus. As a result, minute irregularities are formed on the wafer surface by local etching.
[0023]
The local etching apparatus includes a plasma generator 1, a gas supply device 3, and an XY drive mechanism 5. The plasma generator 1 is an apparatus for generating an activated species gas G containing neutral radicals by plasma discharge of gas in an alumina discharge tube, and includes a microwave oscillator 10 and a waveguide 11. The microwave oscillator 10 is a magnetron and can oscillate a microwave M having a predetermined frequency.
[0024]
The waveguide 11 is for propagating the microwave M oscillated from the microwave oscillator 10 and is extrapolated to the alumina discharge tube 2.
[0025]
A reflection plate (short plunger) 12 that reflects the microwave M to form a standing wave is attached inside the left end of the waveguide 11. Further, in the middle of the waveguide 11, a stub tuner 13 that performs phase matching of the microwave M and an isolator 14 that bends the reflected microwave M toward the microwave oscillator 10 in the 90 ° direction (surface direction in FIG. 2). And are attached.
[0026]
The alumina discharge tube 2 is a cylindrical body having a nozzle portion 20 at a lower end portion, and a supply pipe 30 of the gas supply device 3 is connected to the upper end portion.
[0027]
The gas supply device 3 is a device for supplying gas into the alumina discharge tube 2, and has an SF 6 (sulfur hexafluoride) gas cylinder 31, which is connected via a valve 32 and a flow rate controller 33. It is connected to the supply pipe 30.
[0028]
By adopting such a configuration, the plasma generator 1 supplies gas to the alumina discharge tube 2 from the gas supply device 3 and oscillates the microwave M from the microwave oscillator 10 to cause plasma discharge in the alumina discharge tube 2. The activated species gas G generated by the plasma discharge is injected from the nozzle unit 20.
[0029]
When the silicon wafer W is disposed on the chuck 40 in the chamber 4, the silicon wafer W is attracted by the electrostatic force of the chuck 40. A vacuum pump 41 is attached to the chamber 4, and the inside of the chamber 4 can be evacuated by the vacuum pump 41. Further, a hole 42 is formed in the center of the upper surface of the chamber 4, and the nozzle portion 20 of the alumina discharge tube 2 is externally inserted into the chamber 4 through the hole 42. An O-ring 43 is mounted between the hole 42 and the alumina discharge tube 2 so that the space between the hole 42 and the alumina discharge tube 2 is kept airtight. A duct 44 is provided around the nozzle portion 20 inserted into the hole 42, and the reaction product gas at the time of etching can be discharged to the outside of the chamber 4 by driving the vacuum pump 45.
[0030]
The XY drive mechanism 5 is disposed in such a chamber 4 and is supported from below the chuck 40.
[0031]
The XY drive mechanism 5 moves the chuck 40 in the left-right direction of FIG. 2 by the X drive motor 50, and the chuck 40 and the X drive motor 50 are integrated with each other by the Y drive motor 51 in the front and back direction of FIG. Move to. That is, the nozzle unit 20 can be moved relative to the silicon wafer W in the XY direction by the XY drive mechanism 5.
[0032]
Next, a method of forming the wafer surface micro unevenness according to this embodiment using the local etching apparatus will be described. The valve 32 of the gas supply device 3 is opened, and the SF6 gas in the cylinder 31 flows out to the supply pipe 30 and is supplied to the alumina discharge tube 2. At this time, the opening degree of the valve 32 is adjusted, and the flow rate of the SF6 gas is adjusted to 300 SCCM (Standard Cubic CentiMeter).
[0033]
In parallel with the SF6 gas supply operation, the microwave oscillator 10 is driven. Then, the SF6 gas is plasma-discharged by the microwave M, and an active species gas G containing F (fluorine) radicals (neutral active species) that are neutral radicals is generated. As a result, the activated species gas G is guided to the nozzle portion 20 of the alumina discharge tube 2 and is sprayed from the opening 20a of the nozzle portion 20 toward the silicon wafer W side.
[0034]
In this state, a local etching process is performed. The XY drive mechanism 5 is driven by the control computer 49, and the chuck 40 that has attracted the silicon wafer W is moved in a zigzag manner in the XY direction. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a scanning state of the nozzle unit 20 by a locus viewed from the upper surface of the silicon wafer W. As shown in FIG. 3, the nozzle portion 20 is moved in a zigzag shape (rectangular wave shape) relative to the silicon wafer W.
[0035]
At this time, the speed of the nozzle unit 20 is repeatedly moved in the Y direction at a constant speed in the opposite direction, and is stepped in the X direction at regular intervals S in accordance with the reversal of the repetition. As a result, the surface of the silicon wafer W is etched in accordance with a constant scanning speed in the Y direction at every interval S in the X direction. In the above-described local etching, an example in which SF6 gas is used is shown, but NF3 or CF4 gas can be used.
[0036]
FIG. 4 is a diagram showing the state of etching as viewed from the Y direction. In this figure, the horizontal direction indicates the X-axis direction, and the vertical direction indicates the Z direction. (A) is formed on the silicon wafer when the shapes formed by etching in the Y direction are overlapped at equal intervals in the X direction. (B) is a partially enlarged view of this shape.
[0037]
When the nozzle unit 20 scans the surface of the silicon wafer W in the Y direction at a constant speed, the shape indicated by the thick curve e in (a) is formed by one scan. Since this shape is repeated at regular intervals S in the X direction, a shape in which these shapes are finally overlapped is formed on the silicon wafer W. As shown in the enlarged view (b), the overlapped shape hits a minute wave, and the pitch is equal to the feed interval S in the X direction. In other words, the region where the etching overlaps continuously generates minute irregularities on the surface of the silicon wafer W after the etching.
[0038]
At this time, when the period of the micro unevenness is 20 mm or less and the wave height (the difference in height from the wave top to the wave bottom) is in the range of 1 nm to 200 nm, Y is calculated from the maximum etching amount of single etching scan. Determine the speed of the direction.
[0039]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary of invention. For example, although downstream plasma is used in the above embodiment, RIE can also be used. In this case as well, although there is a difference in the plasma generation method, it is possible to manufacture a silicon wafer having a constant wave height and period by processing the etching shape at every calculated interval using XY driving.
[0040]
When a silicon wafer manufactured according to the above embodiment and having a constant period and a set value wave height is used as a wafer for confirming a measurement value of the measuring device or for calibrating the measuring device, the measuring device has a stable reliability. Can be obtained. Examples are shown below.
[0041]
【Example】
Example 1
In a local etching apparatus using downstream plasma, the pitch width is set to 2 mm, 4 mm, and 5 mm with SF6 gas, gas flow rate 300 SCCM, microwave traveling wave, and output 300 W, and the velocity in the Y direction is constant (80 mm / sec, 40 mm / sec, 80 mm / sec), and the silicon wafer was etched. The processing amount was measured by a silicon wafer flatness measuring device before and after processing. In addition, after processing, the height (wave height) of the unevenness on the processed silicon wafer was evaluated by a stylus type step measuring device. FIG. 5 is a table showing the processing results obtained thereby.
[0042]
Example 2
As a conventional method, the micro unevenness of the product wafer was evaluated by a nanotopography evaluation apparatus that was not calibrated by the reference wafer and a nanotopography evaluation apparatus that was calibrated by the reference wafer obtained by the present invention. The result is shown in FIG. The height (wave height) ha of the unevenness a of the nanotopography evaluation apparatus calibrated by the reference wafer according to the present invention is substantially the same as the reference value (absolute value) b by the stylus type step measuring apparatus, whereas On the other hand, it can be seen that there is an error in the height (wave height) of the irregularities in the height (wave height) hc of the irregularities c obtained by the conventional method.
[0043]
【The invention's effect】
Until now, it has been impossible to control the minute uneven nanotopology remaining on the silicon wafer. However, according to the method of the present invention using the local etching method, it is possible to control the minute unevenness remaining on the processed silicon wafer by the pitch width and scanning speed of the XY stage. For this reason, it is possible to supply a wafer with a certain standard as a standard sample to a micro unevenness measuring device on the surface of a silicon wafer that does not have a calibration means at present, and the effect of improving the reliability of the absolute value Play.
[0044]
According to the present invention, there is provided a silicon wafer serving as a reference when measuring minute unevenness on a surface, and a nanotopography evaluation reference wafer having minute unevenness having a predetermined spatial wavelength and wave height on the surface. There is an effect that can be. Further, by using this evaluation reference wafer for calibration of the measuring instrument, it is possible to make the evaluation of the measurement result equivalent in any measuring instrument, and further, it is possible to manage by this. In addition, there is an effect that a wafer having a certain standard can be supplied to a micro unevenness measuring apparatus on the surface of a silicon wafer which does not have a calibration means at present.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a general local etching apparatus 200. FIG.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a manufacturing apparatus for manufacturing a nanotopography evaluation reference wafer according to an embodiment of the present invention, that is, a local etching apparatus.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a scanning state of the nozzle unit 20 by a locus viewed from the upper surface of the silicon wafer W;
FIG. 4 is a view showing a state of etching viewed from the Y direction.
FIG. 5 is a table showing the processing results of Examples.
FIG. 6 is a diagram showing the result of evaluating the micro unevenness of a product wafer according to the prior art and the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Plasma generator 2 Alumina discharge tube 3 Gas supply apparatus 4 Chamber 5 XY drive mechanism 10 Microwave oscillator 11 Waveguide 13 Stub tuner 14 Isolator 20, 101 Nozzle part 20a Opening 30 Supply pipe 31 Cylinder 32 Valve 33 Flow controller 40, 120 Chuck 41, 45 Vacuum pump 42 Hole 43 O-ring 44 Duct 49 Control computer 50 X drive motor 51 Y drive motor G Active species gas M Microwave W Silicon wafer Wa Surface

Claims (2)

Y方向のエッチングによって形成される形状がX方向に一定間隔で繰り返される局部エッチングの相対走査により、表面に空間波長が0.5mm以上且つ20mm以下であり、波高が1nm以上200nm以下の微小凹凸が形成されていること
を特徴とするナノトポグラフィ評価用基準ウエーハ。
By the relative scanning of local etching in which the shape formed by etching in the Y direction is repeated at regular intervals in the X direction, the surface has minute irregularities with a spatial wavelength of 0.5 mm to 20 mm and a wave height of 1 nm to 200 nm. A reference wafer for nanotopography evaluation characterized by being formed .
少なくとも両面研磨工程を経たシリコンウェーハを、X−Yステージを用い、X、Yのいずれか一方の方向は一定の幅のステップ移動をさせ、他方の方向は直線移動をさせることにより局部エッチングの領域を移動させるとともに、このとき、
上記X−Yステージのステップ幅を変化させることにより微小凹凸の空間波長を依存させ、
上記直線移動の速度を変化させることにより、上記微小凹凸の波高を依存させることによって、
上記シリコンウェーハ上に、空間波長が0.5mm以上且つ20mm以下であり、波高が1nm以上200nm以下であるところのナノトポグラフィ評価のための微小凹凸を局部エッチングの相対走査により形成すること
を特徴とするナノトポグラフィ評価用基準ウエーハの製造方法。
A silicon wafer that has undergone at least a double-side polishing process is used for an area of local etching by using a XY stage, moving in a step with a constant width in either X or Y direction, and moving in a straight line in the other direction. At this time,
By changing the step width of the XY stage, the spatial wavelength of the minute irregularities is made dependent,
By changing the speed of the linear movement, by making the wave height of the micro unevenness dependent ,
On the silicon wafer, a minute unevenness for nanotopography evaluation having a spatial wavelength of 0.5 mm to 20 mm and a wave height of 1 nm to 200 nm is formed by relative scanning of local etching. A method of manufacturing a reference wafer for nanotopography evaluation.
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