JP2011103354A - 半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法に関し、簡便に裏面の粗さを評価することができるようにする。
【解決手段】エッチングされた半導体ウェーハの裏面の凹凸成分のうちの特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度を反映する特定入射角で測定された光沢度を求める光沢度取得工程（Ａ１０〜Ａ３０）と、その光沢度が許容範囲内に収まっているか否かを判定することによりウェーハ裏面の粗さを評価する評価工程（Ａ４０）とを備え、このとき、特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度は、ウェーハ裏面と静電チャックプレートの吸着面との間に熱交換媒体として供給される不活性ガスのリーク量と相関するパワースペクトル密度であり、許容範囲は上記リーク量の範囲と相関する許容範囲であるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の裏面粗さ評価方法及び評価装置に関するものである。

従来、おもて面のみが鏡面研磨された半導体ウェーハ（以下、その代表例であるシリコンウェーハについて説明する）からデバイス（半導体素子）を製造するデバイス製造において、シリコンウェーハをＣＶＤ（化学気相成長）処理してウェーハおもて面に薄膜を堆積させたり、ドライエッチング処理して薄膜を部分的に除去したりすることが知られている。

これらの処理時には、ウェーハ裏面をチャックプレートの吸着面に静電チャックしてウェーハおもて面を処理することが一般的であり、また、ＣＶＤ処理による薄膜堆積厚やドライエッチング処理のエッチングレートをおもて面内において均一にするために、シリコンウェーハの温度をおもて面内において均一に保つことが必要となっている。
シリコンウェーハの温度は、チャックプレートとシリコンウェーハとの間での熱交換により調整される。この熱交換には、ウェーハ裏面とチャック吸着面との接触性が影響し、またこの接触性は、ウェーハ裏面の粗さとチャック吸着面の形状とに左右される。すなわち、チャック吸着面には、ウェーハ裏面とチャック吸着面との間にゴミ等を咬まないように溝加工が施されているとともに、ウェーハ裏面には凹凸（粗さ）があるために、ウェーハ裏面はその全面に亘ってチャック吸着面に完全には接触しておらず、接触部と非接触部とが生じている。

そこで、チャック吸着面とウェーハ裏面との間の非接触部に形成される隙間に、チャック吸着面に形成された供給口から熱交換媒体としてヘリウムガスを供給し、熱交換の面内における均一性を促進することが行なわれている。この場合、ヘリウムガスは、ウェーハおもて面における設定温度のみならず、チャック吸着面の溝形状やウェーハ裏面の粗さに応じて設定された量（単位時間当たりの供給量（流量））がウェーハと静電チャックの隙間に充填されるように供給される。ヘリウムガスの供給量が少なければ熱交換作用が不十分となり、その結果、ウェーハおもて面における温度分布が不均一になる。一方、ヘリウムガスの供給量が多ければ熱交換作用が十分に行われ、その結果、ウェーハおもて面における温度分布が均一になるが、ウェーハおもて面における温度が設定温度よりも低くなる事態が発生する。このため、ヘリウムガスの供給量は、ウェーハおもて面における温度が設定温度となるように、チャック吸着面の溝形状やウェーハ裏面の粗さに応じて設定する必要がある。

ところで、近年、デバイスの高集積化に伴い、シリコンウェーハの平坦度をより向上すべく、シリコンウェーハの一製造工程であるエッチング工程において、酸エッチングからアルカリエッチングへと手法が移行している。そのため、デバイスメーカーへ提供されるシリコンウェーハとしては、酸エッチング面を持つものとアルカリエッチング面を持つものとが混在している状況である。

このような状況の中、従来利用されているウェーハ粗さの指標に応じて、つまり例えば、Ｒａ（算術平均粗さ）や、ＪＩＳで規定された入射角２０度又は６０度で測定した光沢度に応じて前記ヘリウムガスの供給量を設定し、この設定された供給量でヘリウムガスを供給すると、同一のＲａや光沢度であっても熱交換性にバラツキが生じるケースが確認されている。

これは、酸エッチング面とアルカリエッチング面とは粗さの性質が相違しているが、上記Ｒａや光沢度によれば粗さの性質が相違するものであっても同一の値になってしまう場合があり、ヘリウムガスがウェーハ裏面とチャック吸着面との間の隙間から一部リークするリーク量について、上記Ｒａや光沢度が同一の値であってもウェーハ裏面の粗さの性質の相違によってバラツキが生じるためと考えられる。

このため、例えば、あるＲａの値（例えばｘ）を持つ酸エッチング面を対象にヘリウムガスの供給量を設定し、続いて、同じＲａの値ｘを持つアルカリエッチング面を対象に上記供給量でヘリウムガスを供給すると、ヘリウムガスの供給量が不足するというケースが生じてしまう。
つまり、デバイス製造工程においてヘリウムガスの供給量を設定する上では、従来の粗さの指標では対応できないケースが生じているために、従来の指標に代わる新たな指標が望まれていた。

このような要望に応えて、特許文献１に開示されているように、ヘリウムガスのリーク量を指標として、ウェーハ裏面とチャック吸着面との接触性、ひいてはウェーハ裏面の粗さを評価する技術が提案され、実施されている。

特開２００４−２４７４０４号公報

このようにリーク量を指標にして、リーク量が所定の範囲内（例えば０．１ｍｌ／分以下）に収まるようにウェーハのエッチング面を製造すると、アルカリエッチング面と酸エッチング面との何れの面であっても、デバイス製造工程におけるＣＶＤ処理やドライエッチング処理時にヘリウムガスの供給量や他の条件を共通化することができる。しかしながら、上記のリーク量の測定には長時間を要するという課題がある。

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、簡便に半導体ウェーハの裏面の粗さを評価することができるようにした、半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法は、エッチングされた半導体ウェーハの裏面の凹凸成分のうちの特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度を反映する特定入射角で測定された光沢度を求める光沢度取得工程と、前記光沢度取得工程で求められた光沢度が許容範囲内に収まっているか否かを判定することにより前記半導体ウェーハの裏面の粗さを評価する評価工程とを備え、前記特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度は、前記半導体ウェーハ裏面と前記半導体ウェーハ裏面を静電チャックするチャックプレートの吸着面との間に熱交換媒体として供給される不活性ガスのリーク量と相関するパワースペクトル密度であり、前記許容範囲は、前記リーク量の範囲と相関する許容範囲であることを特徴とする。

請求項２記載の本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法は、請求項１記載の本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法において、前記特定波長領域は８０〜１２０μｍの領域であり、前記特定入射角は８０〜９０度の範囲であることを特徴とする。
また、請求項３記載の本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価装置は、エッチングされた半導体ウェーハの裏面に特定入射角で光を照射する光源と、該半導体ウェーハの裏面から鏡面反射方向に反射した反射光を受光する受光器と、前記反射光の光沢度を求める演算手段と、前記演算した光沢度が予め設定された許容範囲内に収まっているか否かを判定することにより、前記半導体ウェーハの裏面の粗さを評価する評価手段とを備え、前記特定入射角は、前記半導体ウェーハの裏面の凹凸成分のうちの特定波長領域に属する凹凸成分を捉える角度であり、前記特定波長領域に属する凹凸成分は、そのパワースペクトル密度が、前記半導体ウェーハ裏面と前記半導体ウェーハ裏面を静電チャックするチャックプレートの吸着面との間に熱交換媒体として供給される不活性ガスのリーク量と相関する凹凸成分であり、前記許容範囲は、前記リーク量の範囲と相関する許容範囲であることを特徴とする。

請求項４記載の本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価装置は、請求項３記載の本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価装置において、前記特定波長領域は８０〜１２０μｍの領域であり、前記特定入射角は８０〜９０度の範囲であることと特徴とする。

本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置によれば、光沢度の測定時間は短時間で十分であることから、おもて面のみが鏡面研磨されたシリコンウェーハＷの裏面（エッチング面）の粗さ設定において、簡便に半導体ウェーハの裏面の粗さを評価することができる。
そして、デバイス製造時の不活性ガスのリーク量と特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度とが相関し、また、特定入射角の光沢度が特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度を反映しているので、特定入射角の光沢度が許容範囲内に収まるように裏面を製造することにより、リーク量も許容範囲内に収めることができて、デバイス製造に影響を及ぼさない裏面をウェーハ製造段階で良好に製造することができる。

また、特定波長領域が８０〜１２０μｍの領域であり、その特定波長領域に属する凹凸成分を８０〜９０度の入射角で捉えれば、特に波長が８０〜１２０μｍに対応する凹凸成分は不活性ガスのリーク量と相関が高いので、デバイス製造に影響を及ぼさないウェーハ裏面をウェーハ製造段階でより良好に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価装置を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、１１種のサンプルウェーハの裏面の粗さの波長別のパワースペクトル密度を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、波長５〜１５μｍでのパワースペクトル密度とヘリウムガス流量とをプロットしたグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、波長４５〜５５μｍでのパワースペクトル密度とヘリウムガス流量とをプロットしたグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、波長８０〜１２０μｍでのパワースペクトル密度とヘリウムガス流量とをプロットしたグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、波長５００〜６００μｍでのパワースペクトル密度とヘリウムガス流量とをプロットしたグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、波長１０５０〜１１５０μｍでのパワースペクトル密度とヘリウムガス流量とをプロットしたグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置の前提技術となるリーク量を測定するためのリーク量測定装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置の前提技術となるヘリウムガス流量測定方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、入射角が１５〜２５度の場合における、ヘリウムガス流量と半導体ウェーハの裏面の光沢度との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、入射角が５５〜６５度の場合における、ヘリウムガス流量と半導体ウェーハの裏面の光沢度との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置を創作する過程で考慮した、入射角が８０〜９０度の場合における、ヘリウムガス流量と半導体ウェーハの裏面の光沢度との相関関係を示すグラフである。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［一実施形態］
図１〜図１３を参照して、本発明の一実施形態の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置について説明する。
＜構成＞
本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法は、デバイス製造段階において（例えばデバイスメーカーにおいて）不活性ガス（例えばヘリウムガス）のリーク量によりウェーハ裏面粗さが評価されるシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）に対して、ウェーハ製造段階で（例えばウェーハメーカーで）実施するのに好適なものである。

本発明の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法について説明する前に、リーク量の測定方法，ウェーハ製造方法及びデバイス製造方法について説明する。
《リーク量の測定方法》
リーク量の測定方法について説明する。リーク量の測定方法には図９に示すようなリーク量測定装置１が用いられ、不活性ガスとしてヘリウムガスを用いる。

リーク量測定装置１は、チャンバ２と、静電チャック装置１０と、真空引き装置２０と、大気開放装置３０と、ヘリウムガス供給装置４０と、加温機構（図示略）とを備えている。
静電チャック装置１０は、チャックプレート１１と、チャックプレート１１の上部に形成された誘電体層１２と、誘電体層１２に電圧を印加する電源（図示略）とを有している。そして、電源から誘電体層１２に電圧が印加されることにより誘電体層１２が帯電し、またこれに伴いシリコンウェーハＷも帯電して、誘電体層１２とシリコンウェーハＷとの間に働くクーロン力によって、シリコンウェーハＷの裏面をチャックプレート１１の上面（チャック吸着面）に吸着固定（静電チャック）できるようになっている。また、チャック吸着面には溝加工が施されて、シリコンウェーハＷとチャックプレート１１との間にゴミを咬むことを防止できるようになっている。

真空引き装置２０は、チャンバ２内を真空にする装置であって、チャンバ２の真空度を計測する真空計２１と、一般的速度でチャンバ２内を真空にするロータリーポンプ２２及び高速でチャンバ２内を真空にするターボ分子ポンプ２３の２つの真空ポンプとを有している。そして、まずロータリーポンプ２２によりゴミ除去を行ないながらチャンバ２内をある程度真空に引き、その後、ターボ分子ポンプ２３によりチャンバ２の真空度を絶対真空に到達させるようになっている。

大気開放装置３０は、チャンバ２を大気開放するためにチャンバ２内へ窒素を供給する装置であって、窒素タンク３１と、窒素流量計３２と、窒素流量制御器３３とを備えている。そして、窒素流量計３２により窒素タンク３１からチャンバ２へ流入する窒素の流量を計測しながら、窒素流量制御器３３によりその流量を制御するようになっている。
ヘリウムガス供給装置４０は、チャックプレート１１とシリコンウェーハＷとの間にヘリウムガスを供給する装置であって、ヘリウムガスを貯留するヘリウムタンク４１と、単位時間当たりのヘリウムガス流量（ヘリウムガス供給量）を計測する流量計４２と、流量計４２に内蔵されたタイマ（図示略）と、チャンバ２内の圧力が一定になるように単位時間当たりのヘリウムガス流量を制御する圧力一定制御器４３とを有している。

ここでは、ヘリウムガスのリーク量を直接測定するのではなく、ヘリウムガス流量を指標としてヘリウムガスのリーク量の大小を判定するようになっている。すなわち、チャンバ２内の圧力が一定となるように流量計４２が制御するヘリウムガス流量とヘリウムガスのリーク量とが比例するため、ヘリウムガス流量が多い場合はヘリウムガスのリーク量が多い、逆に、ヘリウムガス流量が少ない場合はヘリウムガスのリーク量が少ないと言った判定を行なう。

このようなリーク量測定装置１により、図１０に示すような手順でリーク量を測定する。上述のとおり、ここでは、ヘリウムガスのリーク量を直接測定するのではなく、ヘリウムガス流量を指標としてヘリウムガスのリーク量の大小を判定する。なお、ヘリウムガスの圧力（ｋＰａ），印加電圧（Ｖ），チャック温度（℃）及び真空度（Ｐａ）は、チャックプレート１１の溝形状に応じて適宜設定されるようになっている。

まず、ステップＳ１０では、チャックプレート１１にシリコンウェーハＷを取り付ける。
続いて、ステップＳ２０では、真空引き装置２０によりチャンバ２内を真空引きする。このときの真空度は例えば５．０×１０^−５〜５．０×１０^−４（ｋＰａ）である。
続いて、ステップＳ３０では、加温機構（図示略）によりチャックプレート１１を加温し、チャックプレート１１を、例えば、１４９．５℃〜１５０．５℃の温度範囲に保持する。これは、ヘリウムガス流量の測定中に温度が変動すると、チャックプレート１１及びシリコンウェーハＷが熱膨張または収縮するためにウェーハ裏面とチャック吸着面との接触状態が変化してヘリウムガスのリーク量に影響を与え、この結果、ヘリウムガス流量が変動するからである。

続いて、ステップＳ４０では、流量計４２に内蔵されたタイマ（図示略）のカウントを開始し、流量計４２によりヘリウムガス流量の測定を開始する（タイマカウント時間ｔ＝０）。
続いて、ステップＳ５０では、測定開始後１０秒の時点（ｔ＝１０）で、チャックプレート１１の誘電体層１２に電圧を印加し、ウェーハ裏面をチャック吸着面に静電チャックする。なお、ステップＳ５０の電圧印加時点は、上述のように測定開始後１０秒の時点に限定されるものではなく、測定開始後１〜２０秒の範囲内の時点であれば良い。

続いて、ステップＳ６０では、測定開始後３０秒の時点（ｔ＝３０）で、ヘリウムガス供給装置４０によりウェーハ裏面とチャック吸着面との間にヘリウムガスを供給する。なお、ステップＳ６０のヘリウムガス供給時点は、上述のように測定開始後３０秒の時点に限定されるものではなく、測定開始後１〜５０秒の範囲内の時点であれば良い。
続いて、ステップＳ７０では、測定開始後３３０秒の時点（ｔ＝３３０）で、ヘリウムガス流量の測定を終了する。なお、ステップＳ７０のヘリウムガス流量測定終了時点は、上述のように測定開始後３３０秒の時点に限定されるものではなく、測定開始後１００〜５００秒の範囲内の時点であれば良い。

続いて、ステップＳ８０では、大気開放装置３０によりチャンバ２内に窒素を供給して、チャンバ２内を大気開放する。
このような方法により、ウェーハ裏面をチャック吸着面に静電チャックした状態で、ウェーハ裏面とチャック吸着面との接触特性（換言すれば、熱交換特性）として、ヘリウムガス供給によるリーク発生状況を測定することができる。
《ウェーハ製造方法》
次に、本発明の評価対象となるシリコンウェーハＷについて説明する。

シリコンウェーハＷは、少なくともエッチング工程を含む製造方法で製造されるようになっており、例えば、スライス工程，研削工程（又はラッピング工程），エッチング工程及び鏡面研磨工程等の各種工程をこの順に経て製造されるようになっている。
スライス工程では、内周刃やワイヤソー等のスライス装置により単結晶インゴットをスライスしてシリコンウェーハＷを切り出す。

研削工程では、固定砥粒によりシリコンウェーハＷのおもて面及び裏面を片面且つ１枚ずつ研削する。ラッピング工程では、遊離砥粒により複数枚のウェーハＷの両面を同時にラッピングする。
エッチング工程では、酸系のエッチング液によりシリコンウェーハＷの両面を酸エッチングするか、もしくは、アルカリ系のエッチング液によりシリコンウェーハＷの両面をアルカリエッチングする。
鏡面研磨工程では、シリコンウェーハＷのおもて面のみを鏡面になるまで研磨する。

《デバイス製造方法》
上述のように製造されたシリコンウェーハＷから、デバイス製造段階においてデバイスを製造する方法について説明する。デバイス製造方法は、ＣＶＤ処理によりウェーハおもて面に薄膜を堆積させる工程と、その薄膜をドライエッチング処理により部分的に除去する工程とを備えている。

ＣＶＤ処理やドライエッチング処理では、シリコンウェーハＷを静電チャックして所定の処理が施される。このとき、シリコンウェーハＷと静電チャックとの間の熱交換がウェーハ面内において均一に実施される必要がある。そこで、熱交換媒体としてヘリウムガスが両者の間に供給される。しかしながら、ウェーハ裏面の粗さにはウェーハ間でバラツキがあるので、ウェーハ裏面とチャック吸着面との接着性に差が生じ、ゆえに、シリコンウェーハＷ間でヘリウムガスのリーク量に差が生じ、ウェーハの温度にバラツキが発生する。

デバイス製造段階では、このリーク量のバラツキを許容できる許容範囲を設定し、ＣＶＤ処理やドライエッチング処理前に、前述のリーク量測定装置１によりヘリウムガス流量を測定し、測定されたヘリウムガス流量が許容範囲内に収まっていればヘリウムガスのリーク量が許容範囲内に収まっているものとして、そのシリコンウェーハＷは所望の裏面を有している良品であると評価し、上記処理を施す。

《本評価方法及び評価装置》
そして、ウェーハ製造段階では、所望の裏面を有するシリコンウェーハＷ、つまり、所望のリーク量となるシリコンウェーハＷをデバイス製造段階に投入できるように、ウェーハ裏面の粗さを次のような評価方法及び評価装置で評価する。
図２に示すように、半導体ウェーハの裏面粗さ評価装置としての光沢評価装置６０は、ＪＩＳＺ ８７４１規格に合致する鏡面光沢度計であって、光源６１と、受光器６２と、演算器６３と、評価器６４とを有している。なお、光源６１，受光器６２及び演算器６３から光沢度取得器が構成されている。
光源６１は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１に規定されているように、色温度が約６５０４Ｋの昼光Ｄ_６５光源であり、試料としてのシリコンウェーハＷの裏面に入射角が例えば８５度（特定入射角）で光を照射するように構成されている。

受光器６２は、上記の入射光が鏡面反射方向（正反射方向）に反射する反射光を受光するように構成されている。
演算器（演算手段）６３は、受光器６２に内蔵されたものであって、受光した反射光の光沢度を演算するように構成されている。光沢度は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１に規定されているように、可視波長範囲の全域にわたって屈折率が一定値１．５６７のガラス表面を基準面とし、その基準面の規定された入射角での鏡面光沢度を１００（％）として表す。

評価器（評価手段）６４は、光沢度の許容範囲が予め記憶されたメモリと、演算器６３で演算した光沢度が許容範囲内に収まっているか否かを判定する処理部（処理回路）とを備え、これにより、シリコンウェーハＷの裏面の粗さを評価するように構成されている。
そして、このような光沢評価装置６０を用いて、図１に示すような手順でシリコンウェーハＷの裏面の粗さを評価する。

まず、ステップＡ１０（照射工程；光沢度取得工程）では、平らな面に載置されたシリコンウェーハＷの裏面に対し、光源６１から入射角が例えば８５度で規定の開き角の光束を照射する。
続いて、ステップＡ２０（受光工程；光沢度取得工程）では、鏡面反射方向に反射する規定の開き角の光束（反射光）を受光器６２で受光する。

続いて、ステップＡ３０（光沢度演算工程；光沢度取得工程）では、受光器６２で受光した反射光の光沢度を演算器６３で演算する。
最後に、ステップＡ４０（裏面粗さ評価工程）では、評価器６４で演算した光沢度がこの許容範囲内（例えば、５０〜１００％の範囲）に収まっているか否かを判定することにより、シリコンウェーハＷの裏面の粗さを評価する。

なお、この図１及び図２に示すような評価方法及び評価装置は、本発明者が、シリコンウェーハＷの粗さ成分のうち波長が８０〜１２０μｍである粗さ成分のパワースペクトル密度がヘリウムガスのリーク量と相関することを発見したことに基づくものである。
本発明に先立ち、本発明者はまず、図３に示すように、１１種のサンプルシリコンウェーハの裏面の表面形状の波長別のパワースペクトル密度関数を描いた。この図３によれば、各サンプルシリコンウェーハは、様々な波長の粗さ成分を様々な強度で有していることが確認される。

次いで、各サンプルシリコンウェーハに対して、前述のリーク量測定装置１でヘリウムガス流量（ｓｃｃｍ）を測定した。そして、図３に示す全波長域から、波長５〜１５μｍ，４５〜５５μｍ，８０〜１２０μｍ，５００〜６００μｍ及び１０５０〜１１５０μｍ等の数種の波長に係るデータを抜き取り、図４〜図８に示すように、これら波長別に、ヘリウムガス流量を横軸に、パワースペクトル密度を縦軸にとってグラフを描いた。なお、図４〜図８の各図において、図中の数字は、ウェーハのサンプル番号を示す。

すると、例えば波長５〜１５μｍ，４５〜５５μｍ，５００〜６００μｍ及び１０５０〜１１５０μｍではヘリウムガス流量とパワースペクトル密度との間に相関は見られなかったが、波長８０〜１２０μｍでは両者に一定の相関があることが確認された。そして、本発明者は、この波長８０〜１２０μｍの粗さ成分は入射角８０〜９０度の光沢度に反映されており、入射角８０〜９０度の光沢度により波長８０〜１２０μｍの粗さ成分を把握することができることを究明した。つまり、ヘリウムガス流量と入射角８０〜９０度の光沢度との間に相関があると究明した。

図１１〜図１３はそれぞれ、入射角が１５〜２５度，５５〜６５度及び８０〜９０度の各場合における、ヘリウムガス流量とシリコンウェーハＷの裏面の光沢度との相関関係を示す図である。一般的に、裏面の光沢度が小さい（裏面の粗さが大きい）場合にはヘリウムガス流量が多く、逆に、裏面の光沢度が大きい（裏面の粗さが小さい）場合にはヘリウムガス流量が少なくなると言った傾向が見られるが、入射角が８０〜９０度の場合は、入射角が１５〜２５度及び５５〜６５度の場合よりも高い相関関係が得られることが分かった。

したがって、デバイス製造工程においてチャンバ２内でチャックプレート１１に静電チャックされるとともに、その裏面とチャック吸着面との間にヘリウムガスが供給されるシリコンウェーハＷに対して、そのシリコンウェーハＷとチャックプレート１１との熱交換性にウェーハ間で差が生じない裏面を評価するための指標として、本実施形態では、入射角８０〜９０度の光沢度を新たに採用することとする。

そして、前述の半導体ウェーハ製造方法のエッチング工程において、酸エッチング及びアルカリエッチングの何れの処理を行なう場合であっても、そのエッチング面の凹凸成分のうち、波長が８０〜１２０μｍである凹凸成分のパワースペクトル密度が許容範囲内に収まるように、つまり、入射角が８０〜９０度である光沢度が許容範囲内に収まるようにエッチング面を管理するようにする。

このとき、例えばアルカリエッチング面の入射角８０〜９０度の光沢度が許容範囲から外れている場合には、前述の半導体ウェーハ製造方法においてアルカリエッチング面を研磨する新たな工程（調整工程）をエッチング工程後に実施して、アルカリエッチング面が許容範囲内に収まるようにすると良い。
なお、この入射角８０〜９０度の光沢度に関する許容範囲とは、デバイス製造段階においてウェーハ間で熱交換性に差が生じないとして許容されるヘリウムガスのリーク量のバラツキの範囲と相関するものである。

＜作用・効果＞
本発明の一実施形態に係る半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法及び評価装置は上述のように構成されているので、以下のような作用及び効果を奏する。
おもて面のみが鏡面研磨されたシリコンウェーハＷにおける裏面（エッチング面）の粗さ設定において、デバイス製造に影響を及ぼさない裏面の処理条件の設定のために、デバイス製造段階でヘリウムガスのリーク量による評価方法が導入されていることを考慮して、ヘリウムガスのリーク量と相関する、裏面の凹凸成分のうちの波長が８０〜１２０μｍである凹凸成分を捉えることのできる入射角が８０〜９０度である光沢度を新たな指標とするので、光沢度の測定時間は短時間で十分であることから、簡便に裏面の粗さを評価することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
例えば、上記実施形態では、入射角８０〜９０度の光沢度により、８０〜１２０μｍの波長領域の凹凸成分の取得を狙ったが、ヘリウムガスのリーク量の相関には、ある程度の幅を有する範囲内に属する波長の凹凸成分のパワースペクトル密度が許容されるので、他の波長（例えば１５０μｍ）を中心とした所定幅の特定波長領域を狙い、他の入射角（例えば７０〜７５度）で光沢度を測定しても良い。

また、上記実施形態では、リーク量の評価にヘリウムガスを使用しているが、他の不活性ガス（例えばアルゴンガス）に置き換えても良い。ただし、ヘリウムガスは分子量が小さくウェーハ裏面とチャック吸着面との間の隙間からリークしやすいので好適である。

本発明は、半導体製造産業において利用可能であり、特に、デバイスメーカーに提供する半導体ウェーハをウェーハメーカーで評価する場合に利用して好適である。

１ リーク量測定装置
２ チャンバ
１０ 静電チャック装置
２０ 真空引き装置
３０ 大気開放装置
４０ ヘリウムガス供給装置
６０ 光沢評価装置
６１ 光源
６２ 受光器
６３ 演算器（演算手段）
６４ 評価器（評価手段）
Ｗ シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）

Claims (4)

1. エッチングされた半導体ウェーハの裏面の凹凸成分のうちの特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度を反映する特定入射角で測定された光沢度を求める光沢度取得工程と、
   前記光沢度取得工程で求められた光沢度が許容範囲内に収まっているか否かを判定することにより前記半導体ウェーハの裏面の粗さを評価する評価工程とを備え、
   前記特定波長領域に属する凹凸成分のパワースペクトル密度は、前記半導体ウェーハ裏面と前記半導体ウェーハ裏面を静電チャックするチャックプレートの吸着面との間に熱交換媒体として供給される不活性ガスのリーク量と相関するパワースペクトル密度であり、
   前記許容範囲は、前記リーク量の範囲と相関する許容範囲である
   ことを特徴とする、半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法。
2. 前記特定波長領域は８０〜１２０μｍの領域であり、前記特定入射角は８０〜９０度の範囲である
   ことを特徴とする、請求項１記載の半導体ウェーハの裏面粗さ評価方法。
3. エッチングされた半導体ウェーハの裏面に特定入射角で光を照射する光源と、
   該半導体ウェーハの裏面から鏡面反射方向に反射した反射光を受光する受光器と、
   前記反射光の光沢度を求める演算手段と、
   前記演算した光沢度が予め設定された許容範囲内に収まっているか否かを判定することにより、前記半導体ウェーハの裏面の粗さを評価する評価手段とを備え、
   前記特定入射角は、前記半導体ウェーハの裏面の凹凸成分のうちの特定波長領域に属する凹凸成分を捉える角度であり、
   前記特定波長領域に属する凹凸成分は、そのパワースペクトル密度が、前記半導体ウェーハ裏面と前記半導体ウェーハ裏面を静電チャックするチャックプレートの吸着面との間に熱交換媒体として供給される不活性ガスのリーク量と相関する凹凸成分であり、
   前記許容範囲は、前記リーク量の範囲と相関する許容範囲である
   ことを特徴とする、半導体ウェーハの裏面粗さ評価装置。
4. 前記特定波長領域は８０〜１２０μｍの領域であり、前記特定入射角は８０〜９０度の範囲である
   ことを特徴とする、請求項３記載の半導体ウェーハの裏面粗さ評価装置。

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