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JP3968768B2 - Semiconductor wafer evaluation apparatus and evaluation method - Google Patents
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JP3968768B2 - Semiconductor wafer evaluation apparatus and evaluation method - 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等のような半導体ウェーハ(以下単にウェーハと称することがある)の欠陥評価装置および方法に関するもので、より詳しくは銅をウェーハ表面に析出させることにより半導体ウェーハの表面欠陥の分布、密度などを正確に分析するCuデポジション法を用いる半導体ウェーハの評価装置および評価方法に関する。
【0002】
【関連技術】
半導体素子の集積度が増加することにより、ウェーハの品質が半導体素子の収率と信頼性に大きな影響を及ぼしている。半導体ウェーハの品質は結晶成長工程、ウェーハ加工工程及びデバイス製造工程の全工程を通じて決められるものであるが、ウェーハにおける欠陥は、主にシリコンのインゴット成長中に発生する結晶欠陥(crystal defect)と加工時に形成される加工ダメージ及び外部汚染源による欠陥とに大きく分けられる。
【0003】
一般にシリコンウェーハの製造は、チョクラルスキー(Czochralski;CZ )法や浮遊帯域溶融(Floating Zone;FZ )法を使用して単結晶インゴットを製造する結晶成長工程、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウェーハ加工工程を経て行われるものである。更に詳しくその工程の示すと、ウェーハ加工工程は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウェーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨(ポリッシング)工程と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記ウェーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたりする。
【0004】
一般的にウェーハの欠陥の中で、埃などの外部の汚染源(contamination )はエッチングや洗浄工程により容易に除去されるが、Cu等の金属の場合、ウェーハ内部に取り込まれて除去しにくい汚染源もある。この汚染が欠陥を誘発することがある。また成長された単結晶内に存在する欠陥、酸素析出物、積層欠陥、金属析出物などの結晶欠陥(crystal defect)は主に単結晶の成長過程中に発生するもので洗浄工程によっては除去されない。特に、この中で半導体ウェーハの表面欠陥(surface defect)として、マイクロピットとして知られるCOP(Crystal Originated Particle)等の欠陥は従来の一般的な洗浄工程によっては除去されないので、結晶成長工程又はウェーハ加工工程でその発生を抑制しなければならない。
【0005】
このようなCOP等の欠陥は酸化膜耐圧特性、つまり半導体のウェーハ上に半導体素子を形成する工程においても継続して影響を与え、半導体素子の収率や信頼性を低下させる要因となる。従って、デバイス製造工程でウェーハ上に半導体素子を形成する前に、これらの欠陥の正確な分布、密度を確認することは半導体素子の収率管理の面において非常に重要なことになる。
【0006】
従来、鏡面研磨直後のウェーハの表面結晶欠陥を分析するためには主にレーザースキャッタリング法を使用していた。例えば、SC1組成といわれるNH4OH:H2O2:H2O =1:1:8の薬液等でウェーハを洗浄した後、レーザースキャッタリング粒子計数機(Laser Scattering Particle Counter)を用い、ウェーハの表面に一定の波長をもつレーザーを照射し、その散乱された信号を感知してウェーハの表面の欠陥を分析するものである。
【0007】
しかし、前記従来の方法によると次のような問題点がある。すなわち従来のレーザースキャッタリング粒子計数機を使用する場合、欠陥に対する検出限界が0.12μm程度なので、この大きさ以下のCOPは検出することはできない。しかし、0.12μm以下の検出されない微細な欠陥でも酸化膜耐圧等の品質に影響を与える。
【0008】
つまり、ウェーハの表面の欠陥についての正確な情報を得ることができなかったので、後続する工程によって製造される半導体素子の収率管理ができなかったばかりでなく、ウェーハの製造に際して欠陥の発生を抑制する効果的な方法を見出すこともできなかった。これを解決する評価法として、Cuデポジション法が考えられた。
【0009】
Cuデポジション法は、半導体ウェーハの欠陥の位置を正確に測定し、半導体ウェーハの欠陥に対する検出限界を向上させ、より微細な欠陥に対しても正確に測定し、分析できるウェーハの評価法である。
【0010】
具体的なウェーハの評価方法はウェーハ表面上に所定の厚さの絶縁膜を形成させ、前記ウェーハの表面近くに形成された欠陥部位上の絶縁膜を破壊して欠陥部位にCuなどの電解物質を析出(デポジション)するものである。つまり、Cuデポジション法は、溶媒中で銅電極を用い、ウェーハ表面に形成した酸化膜に電位を印加すると、酸化膜が劣化している部位に電流が流れ、溶媒中に溶存するCuイオンがCuとなって析出することを利用した評価法である。酸化膜が劣化しやすい部分にはCOPなどの欠陥が存在していることが知られている。
【0011】
Cuデポジションされたウェーハの欠陥部位は集光灯下や直接的に肉眼で分析してその分布や密度を評価することができ、更に顕微鏡観察、透過電子顕微鏡(TEM)または走査電子顕微鏡(SEM)などでも確認することができる。
【0012】
Cuデポジション法を用いる半導体ウェーハ評価方法および装置について説明する。
【0013】
図5は、Cuデポジション法を用いる半導体ウェーハ評価方法の工程順の一例を示すフローチャートである。まず、評価の対象となる被評価ウェーハWを準備する(図5の工程100)。このウェーハWに対して、必要な前処理が行われる。前処理としては、このウェーハを洗浄して(図5の工程102)、続いてウェーハWを酸化炉に投入し、熱酸化を行ってウェーハ上に酸化膜Fを形成する(図5の工程104)。この酸化膜の厚さは特に限定はないが、通常25nm程度である。
【0014】
次に、表面が熱酸化膜という絶縁膜Fで覆われた上記ウェーハWに対して、ウェーハと下部電極との間に電気的な通路を確保するために、ウェーハのバックサイドの一部をエッチングする(図5の工程106)。ウェーハのバックサイド全体をエッチングすることもできるが、本方法では最小の電気的な通路を確保するだけで十分である。なお、通常このエッチングは、フッ化水素(HF)の蒸気を用いて行えば良い。
【0015】
このウェーハは次にエッチングガス等の残留物を除去するために純水で洗浄される(図5の工程108)。その後、この酸化膜が形成された被評価ウェーハに対してCuデポジションが実施される(図5の工程112)。
【0016】
上記Cuデポジションは、図4に概略的に示されたCuデポジション装置10によって行われる。該Cuデポジション装置10は、処理容器12を有している。該処理容器12には、銅に金メッキした下部電極(プレート)14および銅でできた上部電極(プレート)16が所定の間隔において配置されている。表面が酸化膜Fで覆われたウェーハWは、その面を上部電極側にし、該下部電極14と上部電極16との間に位置するようにウェーハ保持部18にセットされる。
【0017】
該下部電極14及び上部電極16には各々接続端子14a及び16aが接続されている。該接続端子14a,16aは直流外部電源20に接続されている。該外部電源20によって変動可能状態で電圧が該下部及び上部電極14、16に印加され、これらの電極14、16間で一定の電界が形成されるようになっている。
【0018】
該処理容器12には、溶媒(電解剤)22が注入されている。該溶媒22としてはメタノールが用いられている。
【0019】
通常、Cuデポジションを開始する段階で、ダミーウェーハでシーズニングを行う。シーズニングは通常1時間程度行われる(図5の工程110)。このように長時間を要する理由は、電極を清掃するためや、銅がイオン化するために十分な時間を確保するためである。具体的には、溶媒としてメタノールを注入し、メタノールに浸されている銅のプレート(上部プレート)に負のバイアスを加え、銅をイオン化する。
【0020】
その次にダミーウェーハを脱着した後、目的のウェーハ(被評価ウェーハ)Wをウェーハ保持部18に装着する。次に前記下部電極14及び上部電極16に外部電圧を印加して銅のイオンを目的のウェーハWの欠陥部位上にデポジションさせる(図5の工程112)。前記銅をデポジションさせる段階で印加する電界の強度は、通常3ないし10MV/cmの範囲内である。
【0021】
このようなCuデポジションを行ったウェーハを洗浄、乾燥し(図5の工程114)、目視や顕微鏡によりウェーハ上に形成された析出銅の数や分布を評価する(図5の工程116)。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
以上が、Cuデポジションの一般的な方法及び装置であるが、シーズニングの時間がかかる。また、メタノール等を効率的に使うには、同じメタノールを用い複数枚のウェーハを処理する必要があった。全体的に評価する測定時間が大変かかってしまった。
【0023】
また、上記したCuデポジション法においては、感度は良いものの測定値の安定性に難点があった。この安定性については、Cuデポジションに用いる溶媒中のCu濃度が重要であり、0.4〜30ppmの範囲に調節することで改善されることがわかった。しかし、この他にも、FeやNiなどが存在する場合に評価が不安定になることが確認された。複数枚のウェーハを処理する時、同じメタノールを使用すると不純物の持ち込みや蓄積があり、このような不安定性要因の金属が混入してしまうなどの問題があった。
【0024】
本発明は、上記したような問題点に鑑みなされたもので、Cuデポジション法において、溶媒をウェーハ1枚毎に交換し効率よく処理することを可能とし、短時間でウェーハの評価を行うことができ、更に汚染起因のウェーハの評価の不安定性要因を排除し、精度良くウェーハの欠陥の評価を行うことができるCuデポジション法による半導体ウェーハの評価装置及び評価方法を提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の半導体ウェーハの評価装置は、Cuデポジション法によって半導体ウェーハを評価する装置であり、上部電極と、該上部電極に対して所定の間隔をおいて設けられた下部電極と、これらの電極間に電界を発生せしめる外部電源とを有し、前記上部電極に溶媒注入口を穿設し、該溶媒注入口より溶媒を注入することにより、該下部電極の上面に載置された半導体ウェーハの表面に溶媒を注入し、該注入された溶媒を該半導体ウェーハ表面に表面張力により保持することができるようにしたことを特徴とする。具体的には、ウェーハと上部電極との距離を近付けることによって表面張力によってウェーハ表面に溶媒を溜めるようにしたものである。
【0026】
上記上部電極に溶媒注入口を穿設し、該溶媒注入口より溶媒を注入するようにすれば、注入作業が容易となる便利さがある。
【0027】
上記上部電極及び下部電極間の間隔を電極間隔調整部材により調整及び維持することができるようにするのが好適である。この間隔は溶媒を表面張力で維持できる範囲内及びウェーハの厚さ等を考慮に入れ適宜調整すれば良いものである。つまり、用いる溶媒の性質や測定環境(室温等)により設定すれば良いものである。例えば、Cu濃度を調節したメタノールを溶媒とした場合、ウェーハ表面より0.3mm〜1.5mm程度の間隔が空くように調整すると好ましい。1.5mmより間隔を空けると表面張力による保持が難しくなり、わずかな傾斜等で溶媒がこぼれてしまう事がある。また0.3mmより間隔が狭いとメタノール中のCu濃度(Cuの絶対量)が少なくなり十分な析出が起こらなくなる可能性があるためである。ウェーハの大きさによりウェーハ厚さが異なるが、6インチウェーハや8インチウェーハでは、上部電極と下部電極の間隔は、およそ1mm〜2.3mm程度に設定すれば良い。また更に大口径のウェーハでもその厚さを考慮に入れ適宜設定すれば良い。
【0028】
上記下部電極を水平な状態に維持するための調整機能を具備した水平保持具をさらに設けることにより装置全体を水平に維持することができ、良好なウェーハ評価を実現することができる。
【0029】
上記上部電極に、ガラス基板に酸化スズ、ITO(インジウム‐スズ酸化物)等の透明電極膜を付けたガラス電極又は銅に金メッキした電極を使用することが可能である。
【0030】
上記下部電極の上面に載置された半導体ウェーハを固定するための手段をさらに設けることにより、表面張力によりウェーハが浮き上がってしまうなどの不都合が皆無となる。
【0031】
本発明の半導体ウェーハの評価方法は、本発明の評価装置を用い、半導体ウェーハの表面上に所定の厚さの絶縁膜を形成させる工程と、該半導体ウェーハの表面近くに形成された欠陥部位上の絶縁膜を破壊し、該欠陥部位に溶媒中の銅をデポジションする工程とからなるCuデポジション法を用い、該溶媒を表面張力により半導体ウェーハ表面に保持した状態で、銅をデポジションすることを特徴とする。
【0032】
本発明方法の基本的な工程の流れは、図5に示した従来の方法と同じと言えるが、本発明方法ではシーズニング(図5の工程110)が必要なくなり、また、溶媒を表面張力によりウェーハ表面に保持するようにしたのでCuデポジション工程(図5の工程112)において使用する装置の構成が異なるとともに手順も異なる。
【0033】
本発明方法においては、上記溶媒中に、Cu標準液を添加することにより銅濃度を調節するのが好ましい。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の半導体ウェーハの評価装置の一つの実施の形態を図1に基づいて説明するが、本発明の技術思想から逸脱しない限り、この実施の形態について種々の変形が可能であることはいうまでもない。図1は本発明の半導体ウェーハの評価装置の一つの実施の形態を示す概略説明図である。
【0035】
図1において、30は本発明の半導体ウェーハの評価装置であり、Cuデポジションを行う装置として使用されるものである。
【0036】
該評価装置30は、下部電極32を有している。該下部電極32としては銅に金メッキをしたものが用いられる。該下部電極32の上方には所定の間隔をおいて上部電極34が対向して設けられている。下部電極32及び上部電極34の対向間隔は、該電極32,34の端縁部に設置される電極間隔調整部材36によって維持されかつ適宜調整可能とされている。該電極間隔調整部材36はガラス等によって作製されている。
【0037】
該下部電極32及び上部電極34には各接続端子32a及び34aが接続されている。該接続端子32a及び34aは直流外部電源20に接続されている。該外部電源20によって変動可能状態で電圧が該下部及び上部電極32、34に印加され、これらの電極32、34間で一定な電界が形成されるようになっている。
【0038】
表面が酸化膜Fで覆われたウェーハWは該下部電極32と上部電極34との間に位置するように該下部電極32の上面にセットされる。38はシリコーンゴム等から作成されるウェーハ保持具で、ウェーハWの側面を支持するようにウェーハWと電極間隔調整部材36との間の下部電極32の上面に設けられる。
【0039】
図1の例では、該ウェーハ保持具38は平板上に形成されており、該ウェーハ保持具38の上方は、上部電極34の下面、電極間隔調整部材36の側面及びウェーハWの側面によって包囲された空間44となっている。しかし、この空間44はウェーハ保持具38の上方全体に形成する必要はなく、例えば、図1に仮想線で示したようにフッ素樹脂等で形成された補助支持具45を配置し、ウェーハWや上部電極34を補助的に支持させることもでき、また、外部からの汚れの侵入や電極34、36等に触れることがないように不図示の保護用のカバーを設けることもできる。
【0040】
40は上部電極34に穿設された溶媒注入口である。該溶媒注入口40の穿設位置は特別の限定はないが、図示例に示したように中央部に穿設するのが好ましい。該溶媒注入口40から溶媒22がウェーハWの表面上に注入される。この注入された溶媒22は、該ウェーハWの表面と上部電極34との間隔を適度な近接間隔とすることによって、図1に示すように、ウェーハWの表面に表面張力の力により溶媒22を保持した状態とすることができる。
【0041】
上記下部電極32の下面には水平保持具42が取りつけられている。該水平保持具42は、該下部電極32を水平に保持でき、換言すれば、評価装置30の全体を水平に保持できるように水平調整機能を具備している。上述したように、本発明の評価装置30においては、表面張力によってウェーハWの表面に溶媒22を保持するようにしているため、この評価装置30が傾いたりすると溶媒22がウェーハWの表面からこぼれてしまうが、上記水平保持具42によって評価装置30の全体が水平となるように保持することによって、溶媒22がウェーハWの表面からこぼれてしまうという事故を防ぐことができる。したがって、本発明においては、予め評価装置30の水平を出した状態で、Cuデポジションを開始することが重要である。
【0042】
なお、上部電極34とウェーハWの間で働く表面張力の影響でウェーハWが浮いてしまう可能性があるため、下部電極32の上面に載置されるウェーハWを固定するウェーハ固定手段、例えば、図1に仮想線で示したように、ウェーハWの裏面を真空吸着保持する吸引機構46を設けて、ウェーハWを固定できる構成としておくのが好ましい。
【0043】
このように本評価装置30では、従来のような処理容器(図4の符号12)のような溶媒を溜めておく容器を使わない。このため、余計な容器等との接触をしなくて済むため、容器などの汚れ等から生じる金属汚染を避けることができる。
【0044】
また、本評価装置30においては、一定濃度のCu標準液を添加した溶媒(メタノール)を使用する。これにより、上部電極34としてCu電極を使用する必要がなくなり、したがって、Cu電極の洗浄工程等のシーズニングの時間を省くことができる。
【0045】
一定の濃度のCu濃度に制御された溶媒を用い、更に上部電極34としてはガラス電極、または銅に金メッキした電極を使うことができる。このようにCu濃度を一定にした溶媒を用いたことで、上部電極34は、特に限定される必要がなくなった。
【0046】
つまり、上部電極34として、銅に金メッキをしたような下部電極32と同じ電極や、ガラス電極、金電極、白金電極、炭素電極及びその他の電極が使用可能である。
【0047】
このように、上部電極34として、銅以外の電極を用いることで、従来時間のかかっていた電極の清浄化の為のシーズニング時間が省略できる。つまり、Cu電極に比べ、電極の洗浄が容易であり好ましい。また、Cu電極は使用するうちに表面が酸化され、不導体の状態になってしまう。これらをガラス電極や銅に金メッキした電極を用いることで酸化されることなく安定して長時間評価することができる。
【0048】
特に、上部電極34として、ガラス電極を用いることにより、注入した溶媒がウェーハ上に広がる状態が観察でき、安定して溶媒の供給ができ、また電極を通し、ウェーハ表面に紫外線を当てるなど、高感度化に向け光学効果を利用することができる。ガラス電極は石英板等のガラス基板に透明電極膜を付けたものである。なお、この電極はガラス以外の透明な基板に電極膜を形成したものでもよい。
【0049】
次に、本発明の半導体ウェーハの評価方法について図2とともに説明する。図2は本発明の半導体ウェーハの評価方法の説明の1例を示すフローチャートである。
【0050】
本発明の半導体ウェーハの評価方法は、表面張力でウェーハ表面に溶媒を保持した状態で、銅をデポジションすることを特徴とするものである。
【0051】
全体的な、半導体ウェーハの評価方法としては、シーズニング前までは基本的に図5に示した従来方法と同じ処理をする。つまり、評価の対象となる被評価ウェーハWを準備し(図2の工程100)、このウェーハWに対して、必要な前処理が行われる。前処理としては、このウェーハを洗浄して(図2の工程102)、続いてウェーハWを酸化炉に投入し、熱酸化を行ってウェーハ上に酸化膜Fを形成する(図2の工程104)。次に、ウェーハWの上部と下部との間に電気的な通路を確保するために、ウェーハWのバックサイドの一部をフッ化水素(HF)蒸気等によってエッチングする(図2の工程106)。次にエッチングガス等の残留物を除去するために純水で洗浄し(図2の工程108)、その後、この酸化膜が形成された被評価ウェーハに対してCuデポジションが実施される(図2の工程112)。
【0052】
本発明では、Cuデポジションを行う手法が従来とは異なっており、本発明方法で用いるCuデポジション装置(図1)は従来のCuデポジション装置(図4)とは全く異なるものである。本発明方法においては、図1に示した本発明のCuデポジション装置を用い、まず被評価ウェーハWをセットし、上部電極34と被評価ウェーハW表面を約1mmにセットする。この間隔はウェーハWの厚さや溶媒22の表面張力、Cuデポジションに必要な溶媒の量により適宜調整する。
【0053】
次に、Cu濃度がコントロールされたメタノール溶液(溶媒)22を上部電極34の溶媒注入口44から注入する。この時、メタノール(溶媒)22はウェーハW表面と電極32,34の間を伝わり徐々に広がる。ウェーハWの表面のみにメタノール(溶媒)22が存在するように保持する。
【0054】
この時、メタノール(溶媒)22の表面張力の影響でウェーハWが上部電極34側に吸い付く(浮かんでしまう)可能性があるため、ウェーハW裏面は表面張力の影響で浮き上がったりしないように真空吸着機構46等によって吸着保持することが好ましい。
【0055】
この状態で、上部電極34及び下部電極32に外部電極を印加して銅イオンをウェーハWの欠陥部位上にデポジションさせる(図2の工程112)。このようにすることで、ウェーハ表面に銅が析出する。
【0056】
このようなCuデポジションを行ったウェーハを洗浄、乾燥し(図2の工程114)、目視や顕微鏡によりウェーハ上に形成された析出銅(欠陥のある場所に析出する)の数や分布を評価する(図2の工程116)。
【0057】
なお、Cuデポジション後、溶媒22は捨ててしまい、新しい溶媒を用い、順次被検査ウェーハを評価する。つまり、本発明方法はメタノール(溶媒)を枚葉で使う評価方法ということができるものである。
【0058】
本発明方法では、このように表面張力をうまく使いウェーハW上だけに、メタノール(溶媒)が存在するので、外部からの汚染が少ない。また、Cuデポジションを一回実施する毎にメタノール(溶媒)は捨てるので、不純物の蓄積がない等の利点がある。
【0059】
従来方法では、初めから大量のメタノール(溶媒)を使用していた。被評価ウェーハが多数ある場合には、メタノール(溶媒)の使用量については、特に問題とならないが、数枚のウェーハを評価したい時にも、同様に大量のメタノールを必要とするために溶媒が無駄となることが多い。本発明では、溶媒(メタノール)は表面張力で維持できる量だけウェーハ上に供給するだけで良く、溶媒の削減になるという利点もある。また、本発明方法(装置)では、従来のような処理容器を使用しないため、異なる口径のウェーハを同じ装置で処理しやすい。従来は、それぞれの径に合わせた処理容器を準備したり、あらかじめ大口径に合わせ処理容器を大きくする必要があり無駄な溶媒を使用する事があった。本発明の装置では、ウェーハ表面上に溶媒を保持しているだけなので、基本的に装置そのものの大きさを変更する必要はなく、例えば8インチウェーハ用に装置を作っておけば、電極間隔調整部材やウェーハ保持(固定)手段のわずかな調整で容易に他の口径のウェーハも評価できる。
【0060】
また、本発明方法においてはCu濃度をあらかじめ調整した溶媒を用いることで、従来時間のかかっていた電極の清浄化やCu電極のイオン化などのシーズニングの時間を省略することができ、効率のよい短時間のウェーハ評価を行うことができる。
【0061】
【実施例】
以下に、本発明方法を実施例をあげてさらに具体的に説明するが、これらは例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【0062】
(実施例1)
評価の対象となる被評価ウェーハとして、6インチのCZシリコンウェーハ(鏡面研磨後のウェーハ)を準備した。このウェーハに対し、前処理としては、ウェーハを洗浄して、続いてウェーハを酸化炉に投入し、酸素雰囲気中、900℃95分の熱処理を行い、熱酸化膜を25nm形成する。
【0063】
次に、ウェーハと下部電極との間に電気的な通路を確保するために、ウェーハのバックサイドの一部をフッ酸蒸気によりエッチングする。次にエッチングガス等の残留物を除去するために純水で洗浄した。その後、この酸化膜が形成された被評価ウェーハに対してCuデポジションを実施した。
【0064】
本発明のCuデポジションは、図1に示すCuデポジション装置を用い、まず被評価ウェーハの外周部を、シリコーンゴム等で位置がずれないように保持し、電極を約1.6mmの間隔(被評価ウェーハ表面から約1mm)でセットする。この間隔の調整は、電流が流れない一定厚さのガラスを上部電極と下部電極の間に挟むような形で保持すれば良い。次に、Cu濃度がコントロールされた溶媒(本実施例ではメタノール溶液)を上部電極に開けられた溶媒注入口から、ウェーハ中央部に注入する。
【0065】
このようにすることで、表面張力の影響で、ウェーハ表面のみメタノールが存在するように保持することができる。
【0066】
メタノール溶液は、予めCu濃度を制御したものを使用する。具体的にはCu標準液、例えば、市販のCuSO4・5H2O(関東化学社製)等を溶媒中に添加することにより準備した。この標準液を用いCu濃度が0.4〜30ppm程度になるように調整するのが好ましい。
【0067】
本実施例では、約1ppmのCu濃度としたメタノールを用いた。このメタノールを、ピペットを用い滴下し、表面張力を利用してウェーハ上からこぼれださない程度に滴下した。メタノールはウェーハと上部電極の間でウェーハ全体に広がる。本実施例では、1枚のウェーハあたり、およそ18mLの溶媒を滴下した。
【0068】
そして、上部電極と下部電極の間に印加電界を5MV/cm、5分で行った。Cuデポジション後、純水で洗浄、自然乾燥しウェーハ上の銅析出物を顕微鏡観察(50倍、約3.5mmの視野)でウェーハの直径方向に一直線上にスキャンし、欠陥を観察し、析出銅の単位面積当たりの個数(個/cm2)を算出した。顕微鏡観察の結果を図3に示す。図3から明らかなように、ドーナツ状の析出銅が観察された。
【0069】
以上のように、本発明方法によれば、シーズニングは行わないため、検査時間を著しく短くすることが確認できた。また、上記操作を繰り返し、複数のウェーハを評価したが、繰り返し測定の結果、安定して欠陥を観察することができた。
【0070】
(比較例1)
従来のCuデポジション装置(図4)を用い、処理容器に溶媒を1リットル入れ、Cuデポジションを行った。なお、評価したいウェーハにデポジションする前に、シーズニングを1時間行っている。Cuデポジションを行った結果、この従来の装置でも図3と同様の欠陥が検出された。
【0071】
溶媒(メタノール)を交換することなく、この操作を繰り返し、複数のウェーハを評価したが、繰り返し測定の結果、欠陥が見えづらくなることがあった。この原因を調べたところ、Fe及びNiの濃度が増えていることがわかった。被評価ウェーハからこれらの金属が持ち込まれ、または処理容器に付着していたものが溶出してきたものと考えられる。
【0072】
以上のように、本発明では、溶媒を溜めるための処理容器を用いずに実施するので、外的な汚染がすくなく、また一枚毎に溶媒を交換し、処理することにより、他のウェーハから持ち込んだ汚染等の蓄積も少なくなり、汚染による不安定要因を著しく少なくすることができる。また、溶媒の量も削減可能である。
【0073】
更に、Cu濃度をあらかじめ調整した溶媒を用いることにより、電極の清掃およびCu電極のイオン化などのシーズニングの時間が必要なくなり、迅速な評価が可能となった。また上部電極としてガラス電極や金メッキした銅電極を用いることもでき、電極の劣化や汚染源が更に少なくなった。
【0074】
【発明の効果】
上述したごとく、本発明によると、ウェーハを短時間で評価でき、更に汚染起因のウェーハ評価の不安定性要因を排除し、精度良くウェーハの欠陥の評価ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体ウェーハの評価装置の一つの実施の形態を示す概略説明図である。
【図2】 本発明の半導体ウェーハの評価方法の工程順の一例を示すフローチャートである。
【図3】 実施例1におけるウェーハ上の銅析出物の顕微鏡観察結果を示す写真である。
【図4】 従来のCuデポジション装置を示す概略説明図である。
【図5】 従来の半導体ウェーハの評価方法の工程順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10,30:デポジション装置、12:処理容器、14,32:下部電極、14a,16a,32a,34a:接続端子、16,34:上部電極、18:ウェーハ保持部、20:外部電源、22:溶媒、36:電極間隔調整部材、38:ウェーハ保持具、40:溶媒注入口、42:水平保持具、44:空間、45:補助支持具、46:ウェーハ固定手段、F:絶縁膜、W:ウェーハ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a defect evaluation apparatus and method for a semiconductor wafer such as a silicon wafer (hereinafter sometimes simply referred to as a wafer), and more particularly, distribution of surface defects on a semiconductor wafer by depositing copper on the wafer surface. The present invention relates to a semiconductor wafer evaluation apparatus and evaluation method using a Cu deposition method for accurately analyzing density and the like.
[0002]
[Related technologies]
As the degree of integration of semiconductor elements increases, the quality of the wafer has a great influence on the yield and reliability of the semiconductor elements. The quality of semiconductor wafers is determined throughout the crystal growth process, wafer processing process, and device manufacturing process, but defects in the wafer are mainly crystal defects and processing that occur during silicon ingot growth. It is broadly divided into processing damage that is sometimes formed and defects due to external contamination sources.
[0003]
In general, a silicon wafer is manufactured by a crystal growth step of manufacturing a single crystal ingot using a Czochralski (CZ) method or a floating zone (FZ) method, slicing the single crystal ingot, This is performed through a wafer processing process in which one main surface is processed into a mirror surface. In more detail, the wafer processing process includes a slicing process in which a single crystal ingot is sliced to obtain a thin disk-shaped wafer, and the wafer obtained by the slicing process is prevented from cracking or chipping. A chamfering process for chamfering the outer periphery, a lapping process for flattening the wafer, an etching process for removing processing distortion remaining on the chamfered and lapped wafer, and a polishing (polishing) process for polishing the wafer surface. The cleaning step is performed to clean the polished wafer and remove the abrasive and foreign matter adhering thereto. The wafer processing process is a main process, and other processes such as a heat treatment process are added, or the order of processes is changed.
[0004]
In general, external contamination sources such as dust are easily removed by etching or cleaning processes among defects in wafers. However, in the case of metals such as Cu, there are some contamination sources that are taken into the wafer and difficult to remove. is there. This contamination can induce defects. In addition, defects such as defects, oxygen precipitates, stacking faults, and metal precipitates existing in the grown single crystal are mainly generated during the growth process of the single crystal and are not removed by the cleaning process. . In particular, since defects such as COP (Crystal Originated Particles) known as micropits are not removed by a conventional general cleaning process as a surface defect of a semiconductor wafer, a crystal growth process or a wafer processing It must be suppressed in the process.
[0005]
Such defects such as COP continuously affect the oxide film breakdown voltage characteristic, that is, the process of forming a semiconductor element on a semiconductor wafer, and cause a decrease in yield and reliability of the semiconductor element. Therefore, it is very important in terms of yield management of semiconductor elements to confirm the exact distribution and density of these defects before forming the semiconductor elements on the wafer in the device manufacturing process.
[0006]
Conventionally, a laser scattering method has been mainly used to analyze surface crystal defects of a wafer immediately after mirror polishing. For example, NH called SC1 composition Four OH: H 2 O 2 : H 2 After cleaning the wafer with a chemical solution of O = 1: 1: 8, etc., using a laser scattering particle counter, the surface of the wafer was irradiated with a laser having a certain wavelength and scattered. A signal is detected to analyze defects on the surface of the wafer.
[0007]
However, the conventional method has the following problems. That is, when a conventional laser scattering particle counter is used, since the detection limit for defects is about 0.12 μm, a COP below this size cannot be detected. However, even undetected fine defects of 0.12 μm or less affect the quality such as the oxide film breakdown voltage.
[0008]
In other words, since accurate information about defects on the wafer surface could not be obtained, the yield of semiconductor elements manufactured in subsequent processes could not be managed, and the generation of defects during wafer manufacturing was suppressed. I could not find an effective way to do this. As an evaluation method for solving this problem, a Cu deposition method has been considered.
[0009]
The Cu deposition method is a wafer evaluation method that can accurately measure the position of defects in a semiconductor wafer, improve the detection limit for defects in a semiconductor wafer, and accurately measure and analyze even finer defects. .
[0010]
A specific method for evaluating a wafer is to form an insulating film having a predetermined thickness on the wafer surface, destroy the insulating film on the defective portion formed near the surface of the wafer, and use an electrolytic substance such as Cu in the defective portion. Is deposited (deposition). That is, in the Cu deposition method, when a copper electrode is used in a solvent and a potential is applied to the oxide film formed on the wafer surface, a current flows through a portion where the oxide film is degraded, and Cu ions dissolved in the solvent are generated. This is an evaluation method utilizing the precipitation as Cu. It is known that a defect such as COP exists in a portion where the oxide film easily deteriorates.
[0011]
Defects of Cu deposited wafers can be analyzed under a condenser lamp or directly with the naked eye to evaluate their distribution and density. Further, they can be observed with a microscope, transmission electron microscope (TEM) or scanning electron microscope (SEM). ) Etc.
[0012]
A semiconductor wafer evaluation method and apparatus using the Cu deposition method will be described.
[0013]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a process order of a semiconductor wafer evaluation method using a Cu deposition method. First, an evaluation target wafer W to be evaluated is prepared (step 100 in FIG. 5). Necessary preprocessing is performed on the wafer W. As a pretreatment, this wafer is cleaned (step 102 in FIG. 5), and then the wafer W is put into an oxidation furnace and thermally oxidized to form an oxide film F on the wafer (step 104 in FIG. 5). ). The thickness of this oxide film is not particularly limited, but is usually about 25 nm.
[0014]
Next, in order to secure an electrical path between the wafer and the lower electrode, a part of the back side of the wafer is etched in the wafer W whose surface is covered with an insulating film F called a thermal oxide film. (Step 106 in FIG. 5). Although the entire backside of the wafer can be etched, it is sufficient in this method to ensure a minimum electrical path. In general, this etching may be performed using hydrogen fluoride (HF) vapor.
[0015]
The wafer is then cleaned with pure water to remove residues such as etching gas (step 108 in FIG. 5). Thereafter, Cu deposition is performed on the wafer to be evaluated on which the oxide film is formed (step 112 in FIG. 5).
[0016]
The Cu deposition is performed by a Cu deposition apparatus 10 schematically shown in FIG. The Cu deposition apparatus 10 has a processing container 12. In the processing container 12, a lower electrode (plate) 14 plated with copper and an upper electrode (plate) 16 made of copper are arranged at a predetermined interval. The wafer W whose surface is covered with the oxide film F is set on the wafer holder 18 so that the surface thereof is on the upper electrode side and is positioned between the lower electrode 14 and the upper electrode 16.
[0017]
Connection terminals 14a and 16a are connected to the lower electrode 14 and the upper electrode 16, respectively. The connection terminals 14a and 16a are connected to a DC external power source 20. A voltage is applied to the lower and upper electrodes 14 and 16 in a variable state by the external power source 20, and a constant electric field is formed between the electrodes 14 and 16.
[0018]
A solvent (electrolytic agent) 22 is injected into the processing container 12. Methanol is used as the solvent 22.
[0019]
Normally, seasoning is performed with a dummy wafer at the stage of starting Cu deposition. Seasoning is usually performed for about 1 hour (step 110 in FIG. 5). The reason why such a long time is required is to secure a sufficient time for cleaning the electrode and for ionizing copper. Specifically, methanol is injected as a solvent, and a negative bias is applied to a copper plate (upper plate) immersed in methanol to ionize copper.
[0020]
Next, after removing and attaching the dummy wafer, a target wafer (evaluation wafer) W is mounted on the wafer holder 18. Next, an external voltage is applied to the lower electrode 14 and the upper electrode 16 to deposit copper ions on the defective portion of the target wafer W (step 112 in FIG. 5). The strength of the electric field applied in the step of depositing copper is usually in the range of 3 to 10 MV / cm.
[0021]
The wafer on which such Cu deposition has been performed is washed and dried (step 114 in FIG. 5), and the number and distribution of deposited copper formed on the wafer are visually and microscopically evaluated (step 116 in FIG. 5).
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
The above is a general method and apparatus for Cu deposition, but it takes time for seasoning. Further, in order to use methanol or the like efficiently, it is necessary to process a plurality of wafers using the same methanol. The overall evaluation time was very long.
[0023]
Moreover, although the above-described Cu deposition method has good sensitivity, there is a difficulty in stability of measured values. About this stability, it turned out that Cu concentration in the solvent used for Cu deposition is important, and it improves by adjusting in the range of 0.4-30 ppm. However, in addition to this, it was confirmed that the evaluation becomes unstable when Fe or Ni is present. When processing a plurality of wafers, if the same methanol is used, impurities are brought in and accumulated, and there is a problem that the metal of such instability is mixed.
[0024]
The present invention has been made in view of the above-described problems. In the Cu deposition method, the solvent can be efficiently exchanged for each wafer, and the wafer can be evaluated in a short time. An object of the present invention is to provide an evaluation apparatus and an evaluation method for a semiconductor wafer by a Cu deposition method that can eliminate the instability factor of wafer evaluation due to contamination and can accurately evaluate the defect of the wafer. To do.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a semiconductor wafer evaluation apparatus of the present invention is an apparatus for evaluating a semiconductor wafer by a Cu deposition method, and is provided with an upper electrode and a predetermined interval with respect to the upper electrode. A lower electrode and an external power source that generates an electric field between these electrodes, By drilling a solvent inlet in the upper electrode, and injecting a solvent from the solvent inlet, A solvent is injected into the surface of the semiconductor wafer placed on the upper surface of the lower electrode, and the injected solvent can be held on the surface of the semiconductor wafer by surface tension. Specifically, the solvent is accumulated on the wafer surface by surface tension by reducing the distance between the wafer and the upper electrode.
[0026]
If a solvent injection port is formed in the upper electrode and the solvent is injected from the solvent injection port, the injection operation is easy.
[0027]
It is preferable that the interval between the upper electrode and the lower electrode can be adjusted and maintained by an electrode interval adjusting member. This distance may be adjusted as appropriate in consideration of the range in which the solvent can be maintained by the surface tension and the thickness of the wafer. That is, it may be set according to the nature of the solvent used and the measurement environment (room temperature, etc.). For example, when methanol with a Cu concentration adjusted is used as a solvent, it is preferable to adjust so that an interval of about 0.3 mm to 1.5 mm is provided from the wafer surface. If the interval is more than 1.5 mm, it is difficult to maintain by surface tension, and the solvent may spill with a slight inclination. In addition, if the interval is narrower than 0.3 mm, the Cu concentration (the absolute amount of Cu) in methanol is reduced, and sufficient precipitation may not occur. Although the wafer thickness varies depending on the size of the wafer, the distance between the upper electrode and the lower electrode may be set to about 1 mm to 2.3 mm in a 6-inch wafer or an 8-inch wafer. Further, even for a wafer having a larger diameter, the thickness may be set appropriately in consideration of the thickness.
[0028]
By further providing a horizontal holder having an adjustment function for maintaining the lower electrode in a horizontal state, the entire apparatus can be maintained in a horizontal state, and good wafer evaluation can be realized.
[0029]
As the upper electrode, a glass electrode in which a transparent electrode film such as tin oxide or ITO (indium-tin oxide) is attached to a glass substrate or an electrode plated with gold on copper can be used.
[0030]
By further providing a means for fixing the semiconductor wafer placed on the upper surface of the lower electrode, there is no inconvenience such as the wafer floating due to surface tension.
[0031]
The method for evaluating a semiconductor wafer of the present invention is as follows. Using the evaluation device of the present invention, Forming an insulating film having a predetermined thickness on the surface of the semiconductor wafer; destroying the insulating film on the defect site formed near the surface of the semiconductor wafer; and depositing copper in a solvent on the defect site And depositing copper in a state where the solvent is held on the surface of the semiconductor wafer by surface tension.
[0032]
The basic process flow of the method of the present invention can be said to be the same as that of the conventional method shown in FIG. Since it is held on the surface, the configuration of the apparatus used in the Cu deposition step (step 112 in FIG. 5) is different and the procedure is also different.
[0033]
In the method of the present invention, it is preferable to adjust the copper concentration by adding a Cu standard solution to the solvent.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a semiconductor wafer evaluation apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1, but various modifications can be made to this embodiment without departing from the technical idea of the present invention. Needless to say. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a semiconductor wafer evaluation apparatus of the present invention.
[0035]
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a semiconductor wafer evaluation apparatus of the present invention, which is used as an apparatus for performing Cu deposition.
[0036]
The evaluation device 30 has a lower electrode 32. As the lower electrode 32, copper plated with gold is used. An upper electrode 34 is provided above the lower electrode 32 so as to face it at a predetermined interval. The facing distance between the lower electrode 32 and the upper electrode 34 is maintained by an electrode spacing adjusting member 36 installed at the edge of the electrodes 32, 34 and can be appropriately adjusted. The electrode interval adjusting member 36 is made of glass or the like.
[0037]
Connection terminals 32 a and 34 a are connected to the lower electrode 32 and the upper electrode 34. The connection terminals 32 a and 34 a are connected to the DC external power supply 20. A voltage is applied to the lower and upper electrodes 32 and 34 in a state where the external power supply 20 can be varied, and a constant electric field is formed between the electrodes 32 and 34.
[0038]
The wafer W whose surface is covered with the oxide film F is set on the upper surface of the lower electrode 32 so as to be positioned between the lower electrode 32 and the upper electrode 34. A wafer holder 38 made of silicone rubber or the like is provided on the upper surface of the lower electrode 32 between the wafer W and the electrode interval adjusting member 36 so as to support the side surface of the wafer W.
[0039]
In the example of FIG. 1, the wafer holder 38 is formed on a flat plate, and the upper side of the wafer holder 38 is surrounded by the lower surface of the upper electrode 34, the side surface of the electrode interval adjusting member 36, and the side surface of the wafer W. A space 44 is formed. However, the space 44 does not need to be formed over the entire wafer holder 38. For example, an auxiliary support 45 formed of a fluororesin or the like is disposed as shown by an imaginary line in FIG. The upper electrode 34 can be supported in an auxiliary manner, and a protective cover (not shown) can be provided so that dirt does not enter from the outside and the electrodes 34 and 36 are not touched.
[0040]
Reference numeral 40 denotes a solvent injection hole formed in the upper electrode 34. There is no particular limitation on the drilling position of the solvent injection port 40, but it is preferable to drill in the center as shown in the illustrated example. The solvent 22 is injected onto the surface of the wafer W from the solvent injection port 40. The injected solvent 22 causes the surface of the wafer W and the upper electrode 34 to have an appropriate proximity distance, thereby causing the surface of the wafer W to have the solvent 22 applied to the surface of the wafer W by the force of surface tension as shown in FIG. A held state can be obtained.
[0041]
A horizontal holder 42 is attached to the lower surface of the lower electrode 32. The horizontal holder 42 can hold the lower electrode 32 horizontally. In other words, the horizontal holder 42 has a horizontal adjustment function so that the entire evaluation apparatus 30 can be held horizontally. As described above, in the evaluation apparatus 30 of the present invention, the solvent 22 is held on the surface of the wafer W by the surface tension. Therefore, when the evaluation apparatus 30 is tilted, the solvent 22 spills from the surface of the wafer W. However, it is possible to prevent an accident that the solvent 22 spills from the surface of the wafer W by holding the evaluation apparatus 30 so as to be horizontal by the horizontal holder 42. Therefore, in the present invention, it is important to start Cu deposition with the evaluation device 30 leveled out in advance.
[0042]
Since the wafer W may float due to the influence of the surface tension acting between the upper electrode 34 and the wafer W, a wafer fixing means for fixing the wafer W placed on the upper surface of the lower electrode 32, for example, As indicated by phantom lines in FIG. 1, it is preferable to provide a suction mechanism 46 that holds the back surface of the wafer W by vacuum suction so that the wafer W can be fixed.
[0043]
Thus, the evaluation apparatus 30 does not use a conventional container for storing a solvent, such as a processing container (reference numeral 12 in FIG. 4). For this reason, since it is not necessary to make contact with an extra container or the like, metal contamination caused by dirt or the like of the container or the like can be avoided.
[0044]
Moreover, in this evaluation apparatus 30, the solvent (methanol) which added Cu standard solution of a fixed density | concentration is used. Thereby, it is not necessary to use a Cu electrode as the upper electrode 34, and therefore seasoning time such as a cleaning process of the Cu electrode can be saved.
[0045]
A solvent controlled to a constant Cu concentration can be used, and a glass electrode or an electrode plated with gold on copper can be used as the upper electrode 34. By using the solvent having a constant Cu concentration in this way, the upper electrode 34 need not be particularly limited.
[0046]
That is, as the upper electrode 34, the same electrode as the lower electrode 32 in which gold is plated on copper, a glass electrode, a gold electrode, a platinum electrode, a carbon electrode, and other electrodes can be used.
[0047]
As described above, by using an electrode other than copper as the upper electrode 34, the seasoning time for cleaning the electrode, which has conventionally taken time, can be omitted. That is, it is easier and easier to clean the electrode than the Cu electrode. Further, the surface of the Cu electrode is oxidized during use, and becomes a non-conductive state. These can be evaluated stably for a long time without being oxidized by using a glass electrode or an electrode obtained by plating gold on copper.
[0048]
In particular, by using a glass electrode as the upper electrode 34, the state where the injected solvent spreads on the wafer can be observed, the solvent can be stably supplied, and ultraviolet light is applied to the wafer surface through the electrode. The optical effect can be used for increasing sensitivity. The glass electrode is obtained by attaching a transparent electrode film to a glass substrate such as a quartz plate. The electrode may be an electrode film formed on a transparent substrate other than glass.
[0049]
Next, the semiconductor wafer evaluation method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the method for evaluating a semiconductor wafer according to the present invention.
[0050]
The semiconductor wafer evaluation method of the present invention is characterized in that copper is deposited in a state where a solvent is held on the wafer surface by surface tension.
[0051]
As an overall semiconductor wafer evaluation method, the same processing as the conventional method shown in FIG. 5 is basically performed before seasoning. That is, an evaluation target wafer W to be evaluated is prepared (step 100 in FIG. 2), and necessary preprocessing is performed on the wafer W. As a pretreatment, the wafer is cleaned (step 102 in FIG. 2), and then the wafer W is put into an oxidation furnace and thermally oxidized to form an oxide film F on the wafer (step 104 in FIG. 2). ). Next, in order to secure an electrical path between the upper part and the lower part of the wafer W, a part of the back side of the wafer W is etched with hydrogen fluoride (HF) vapor or the like (step 106 in FIG. 2). . Next, the wafer is cleaned with pure water to remove residues such as etching gas (step 108 in FIG. 2), and then Cu deposition is performed on the wafer to be evaluated on which this oxide film is formed (FIG. 2). Step 112 of 2).
[0052]
In the present invention, the method for performing Cu deposition is different from the conventional one, and the Cu deposition apparatus (FIG. 1) used in the method of the present invention is completely different from the conventional Cu deposition apparatus (FIG. 4). In the method of the present invention, using the Cu deposition apparatus of the present invention shown in FIG. 1, first, the wafer to be evaluated W is set, and the upper electrode 34 and the surface of the wafer to be evaluated W are set to about 1 mm. This interval is appropriately adjusted according to the thickness of the wafer W, the surface tension of the solvent 22, and the amount of solvent necessary for Cu deposition.
[0053]
Next, a methanol solution (solvent) 22 in which the Cu concentration is controlled is injected from the solvent injection port 44 of the upper electrode 34. At this time, the methanol (solvent) 22 travels between the surface of the wafer W and the electrodes 32 and 34 and gradually spreads. It holds so that methanol (solvent) 22 exists only on the surface of the wafer W.
[0054]
At this time, since the wafer W may be attracted (floated) to the upper electrode 34 side due to the surface tension of the methanol (solvent) 22, the back surface of the wafer W is vacuumed so as not to be lifted due to the surface tension. It is preferable that the adsorption mechanism 46 or the like be adsorbed and held.
[0055]
In this state, an external electrode is applied to the upper electrode 34 and the lower electrode 32 to deposit copper ions on the defective portion of the wafer W (step 112 in FIG. 2). By doing in this way, copper precipitates on the wafer surface.
[0056]
The wafer subjected to such Cu deposition is cleaned and dried (step 114 in FIG. 2), and the number and distribution of deposited copper (deposited at a defective place) formed on the wafer by visual inspection or microscope are evaluated. (Step 116 in FIG. 2).
[0057]
In addition, after Cu deposition, the solvent 22 is thrown away, and a to-be-inspected wafer is evaluated sequentially using a new solvent. That is, the method of the present invention can be said to be an evaluation method using methanol (solvent) on a single wafer.
[0058]
In the method of the present invention, since the surface tension is used well and methanol (solvent) exists only on the wafer W, contamination from the outside is small. Moreover, since methanol (solvent) is thrown away every time Cu deposition is performed once, there is an advantage that there is no accumulation of impurities.
[0059]
In the conventional method, a large amount of methanol (solvent) has been used from the beginning. When there are many wafers to be evaluated, the amount of methanol (solvent) used is not particularly problematic, but when you want to evaluate several wafers, the solvent is wasted because a large amount of methanol is required as well. Often. In the present invention, the solvent (methanol) needs only to be supplied onto the wafer in an amount that can be maintained by the surface tension, which has the advantage of reducing the solvent. Further, in the method (apparatus) of the present invention, since a conventional processing container is not used, wafers having different diameters can be easily processed by the same apparatus. Conventionally, it is necessary to prepare a processing container corresponding to each diameter, or to enlarge the processing container according to a large diameter in advance and use a useless solvent. In the apparatus of the present invention, since the solvent is only held on the wafer surface, there is basically no need to change the size of the apparatus itself. For example, if the apparatus is made for an 8-inch wafer, the electrode interval is adjusted. Wafers with other diameters can be easily evaluated with slight adjustment of the members and wafer holding (fixing) means.
[0060]
Further, in the method of the present invention, by using a solvent whose Cu concentration is adjusted in advance, the time required for seasoning such as electrode cleaning and ionization of the Cu electrode, which previously took time, can be omitted, and the efficiency can be reduced. Time wafer evaluation can be performed.
[0061]
【Example】
Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but it is needless to say that these are shown by way of example and should not be interpreted in a limited manner.
[0062]
Example 1
As an evaluation target wafer to be evaluated, a 6-inch CZ silicon wafer (wafer after mirror polishing) was prepared. As a pretreatment for this wafer, the wafer is cleaned, and then the wafer is put into an oxidation furnace, and heat treatment is performed in an oxygen atmosphere at 900 ° C. for 95 minutes to form a thermal oxide film of 25 nm.
[0063]
Next, in order to secure an electrical path between the wafer and the lower electrode, a part of the back side of the wafer is etched with hydrofluoric acid vapor. Next, in order to remove residues such as etching gas, it was washed with pure water. Thereafter, Cu deposition was performed on the wafer to be evaluated on which the oxide film was formed.
[0064]
The Cu deposition of the present invention uses the Cu deposition apparatus shown in FIG. 1, and first holds the outer periphery of the wafer to be evaluated with silicone rubber or the like so that the position does not shift, and the electrodes are spaced at a distance of about 1.6 mm ( Set at about 1 mm from the surface of the wafer to be evaluated. The distance may be adjusted by holding a certain thickness of glass that does not allow current to flow between the upper electrode and the lower electrode. Next, a solvent in which the Cu concentration is controlled (in this embodiment, a methanol solution) is injected into the center of the wafer from a solvent injection port opened in the upper electrode.
[0065]
By doing in this way, it can hold | maintain so that methanol exists only on the wafer surface under the influence of surface tension.
[0066]
A methanol solution whose Cu concentration is controlled in advance is used. Specifically, Cu standard solution, for example, commercially available CuSO Four ・ 5H 2 It prepared by adding O (made by Kanto Chemical Co., Inc.) etc. in a solvent. It is preferable to adjust the Cu concentration to be about 0.4 to 30 ppm using this standard solution.
[0067]
In this example, methanol having a Cu concentration of about 1 ppm was used. The methanol was dropped using a pipette and dropped to the extent that it did not spill from the wafer using surface tension. Methanol spreads throughout the wafer between the wafer and the top electrode. In this example, approximately 18 mL of solvent was dropped per wafer.
[0068]
An applied electric field was applied between the upper electrode and the lower electrode at 5 MV / cm for 5 minutes. After Cu deposition, clean with pure water, dry naturally, and scan the copper deposits on the wafer in a straight line in the diameter direction of the wafer under a microscope (50 times, approximately 3.5 mm field of view) to observe defects, Number of deposited copper per unit area (pieces / cm 2 ) Was calculated. The result of microscopic observation is shown in FIG. As is clear from FIG. 3, donut-shaped precipitated copper was observed.
[0069]
As described above, according to the method of the present invention, it was confirmed that the inspection time was remarkably shortened because seasoning was not performed. Moreover, although the said operation was repeated and several wafers were evaluated, as a result of repeated measurement, the defect was able to be observed stably.
[0070]
(Comparative Example 1)
Using a conventional Cu deposition apparatus (FIG. 4), 1 liter of solvent was placed in the processing vessel to perform Cu deposition. In addition, seasoning is performed for 1 hour before depositing on the wafer to be evaluated. As a result of Cu deposition, defects similar to those in FIG. 3 were detected even in this conventional apparatus.
[0071]
This operation was repeated without exchanging the solvent (methanol), and a plurality of wafers were evaluated, but as a result of repeated measurement, it was sometimes difficult to see defects. When this cause was investigated, it turned out that the density | concentration of Fe and Ni is increasing. It is considered that these metals were brought in from the wafer to be evaluated, or the metal adhering to the processing container was eluted.
[0072]
As described above, in the present invention, since it is carried out without using a processing container for storing a solvent, there is little external contamination, and by exchanging and processing the solvent one by one, from another wafer Accumulation of brought-in pollution etc. is reduced, and unstable factors due to pollution can be remarkably reduced. In addition, the amount of solvent can be reduced.
[0073]
Furthermore, the use of a solvent whose Cu concentration has been adjusted in advance eliminates the need for seasoning such as electrode cleaning and ionization of the Cu electrode, enabling rapid evaluation. Further, a glass electrode or a gold-plated copper electrode can be used as the upper electrode, and the deterioration of the electrode and the source of contamination are further reduced.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a wafer can be evaluated in a short time, and further, an instability factor in wafer evaluation due to contamination can be eliminated, and a wafer defect can be evaluated with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of a semiconductor wafer evaluation apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a process order of the semiconductor wafer evaluation method of the present invention.
3 is a photograph showing a result of microscopic observation of copper precipitates on a wafer in Example 1. FIG.
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a conventional Cu deposition apparatus.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a process order of a conventional semiconductor wafer evaluation method.
[Explanation of symbols]
10, 30: Deposition device, 12: Processing vessel, 14, 32: Lower electrode, 14a, 16a, 32a, 34a: Connection terminal, 16, 34: Upper electrode, 18: Wafer holder, 20: External power supply, 22 : Solvent, 36: Electrode spacing adjusting member, 38: Wafer holder, 40: Solvent inlet, 42: Horizontal holder, 44: Space, 45: Auxiliary support, 46: Wafer fixing means, F: Insulating film, W : Wafer.

Claims (7)

Cuデポジション法によって半導体ウェーハを評価する装置であり、上部電極と、該上部電極に対して所定の間隔をおいて設けられた下部電極と、これらの電極間に電界を発生せしめる外部電源とを有し、前記上部電極に溶媒注入口を穿設し、該溶媒注入口より溶媒を注入することにより、該下部電極の上面に載置された半導体ウェーハの表面に溶媒を注入し、該注入された溶媒を該半導体ウェーハ表面に表面張力により保持することができるようにしたことを特徴とする半導体ウェーハの評価装置。An apparatus for evaluating a semiconductor wafer by a Cu deposition method, comprising an upper electrode, a lower electrode provided at a predetermined interval with respect to the upper electrode, and an external power source for generating an electric field between these electrodes A solvent injection port is formed in the upper electrode, and a solvent is injected from the solvent injection port to inject a solvent into the surface of the semiconductor wafer placed on the upper surface of the lower electrode. An apparatus for evaluating a semiconductor wafer, wherein the solvent can be retained on the surface of the semiconductor wafer by surface tension. 前記上部電極及び下部電極間の間隔を調整及び維持する電極間隔調整部材をさらに設けたことを特徴とする請求項1記載の半導体ウェーハの評価装置。  2. The semiconductor wafer evaluation apparatus according to claim 1, further comprising an electrode interval adjusting member that adjusts and maintains an interval between the upper electrode and the lower electrode. 前記下部電極を水平な状態に維持するための調整機能を具備した水平保持具をさらに設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体ウェーハの評価装置。 3. The semiconductor wafer evaluation apparatus according to claim 1, further comprising a horizontal holder having an adjustment function for maintaining the lower electrode in a horizontal state. 前記上部電極に、ガラス電極又は銅に金メッキした電極を使用することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの評価装置。Wherein the upper electrode, a semiconductor wafer evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the use of electrodes plated with gold to a glass electrode or copper. 前記下部電極の上面に載置された半導体ウェーハを固定するための手段をさらに設けたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの評価装置。Evaluation device for a semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 4, wherein the further provided with that the means for fixing the semiconductor wafer mounted on the upper surface of the lower electrode. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体ウェーハの評価装置を用いる半導体ウェーハの評価方法であって、半導体ウェーハの表面上に所定の厚さの絶縁膜を形成させる工程と、該半導体ウェーハの表面近くに形成された欠陥部位上の絶縁膜を破壊し、該欠陥部位に溶媒中の銅をデポジションする工程とからなるCuデポジション法を用い、該溶媒を表面張力により半導体ウェーハ表面に保持した状態で、銅をデポジションすることを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。 A semiconductor wafer evaluation method using the semiconductor wafer evaluation apparatus according to claim 1 , wherein an insulating film having a predetermined thickness is formed on a surface of the semiconductor wafer, and the semiconductor A semiconductor wafer surface is formed by using a Cu deposition method comprising a step of destroying an insulating film on a defect site formed near the surface of the wafer and depositing copper in the solvent on the defect site. A method for evaluating a semiconductor wafer, characterized in that copper is deposited in a state of being held in a wafer. 前記溶媒中に、Cu標準液を添加することにより銅濃度を調節すること特徴とする請求項に記載の半導体ウェーハの評価方法。The method for evaluating a semiconductor wafer according to claim 6 , wherein the copper concentration is adjusted by adding a Cu standard solution to the solvent.
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