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JP6015435B2 - Method and apparatus for evaluating strength of semiconductor wafer - Google Patents

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JP6015435B2 JP2012285593A JP2012285593A JP6015435B2 JP 6015435 B2 JP6015435 B2 JP 6015435B2 JP 2012285593 A JP2012285593 A JP 2012285593A JP 2012285593 A JP2012285593 A JP 2012285593A JP 6015435 B2 JP6015435 B2 JP 6015435B2
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Description

本発明は、半導体ウェーハの強度の評価方法及び評価装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer strength evaluation method and evaluation apparatus.

半導体デバイス製造プロセスにおいて、材料のシリコンウェーハ等の半導体ウェーハに割れが発生すると、大きな損失が発生する。このことから、デバイス製造時に割れにくい半導体ウェーハの要望が高い。言い換えると、ウェーハ強度に関して関心が払われている状況である。   When a semiconductor wafer such as a silicon wafer is cracked in a semiconductor device manufacturing process, a large loss occurs. For this reason, there is a high demand for semiconductor wafers that are difficult to break during device manufacturing. In other words, there is a focus on wafer strength.

半導体や液晶の製造プロセス、特にイオン注入後の熱処理などは急速加熱及び急速冷却が進んでおり、さらに、真空下やドライ環境下で行われる製造工程も増加している。また、基板としてのシリコンウェーハやガラス基板等はその大直径化が進み、ウェーハ強度が益々重視されるようになっている。   Semiconductor and liquid crystal manufacturing processes, particularly heat treatment after ion implantation, have been rapidly heated and rapidly cooled, and the number of manufacturing processes performed in a vacuum or in a dry environment is also increasing. In addition, silicon wafers, glass substrates, and the like as substrates have been increased in diameter, and the wafer strength has become more important.

このようなデバイス製造プロセスでは、ウェーハに加わる熱応力の影響が大きく、これらの条件下での破壊強度の解析手法の開発が強く望まれているのが現状である。   In such a device manufacturing process, the influence of the thermal stress applied to the wafer is large, and the development of an analysis method for fracture strength under these conditions is strongly desired at present.

このウェーハ強度を評価する手法として、従来から「選択エッチング法」が一般的に使用されている。これは、シリコンウェーハを「フッ酸+硝酸+酢酸+水」や「クロム酸+フッ酸+硝酸+酢酸+水」などにひたして、エッチングの状況を見る手法である。しかし、この測定法は、酸の温度、作業者の手順など個人的な測定のバラツキが大きい。また、この手法で問題が無いウェーハでも、デバイス工程で割れるケースがあり、評価能力が劣っているという問題がある。   As a method for evaluating the wafer strength, a “selective etching method” has been generally used. This is a technique in which a silicon wafer is put on “hydrofluoric acid + nitric acid + acetic acid + water” or “chromic acid + hydrofluoric acid + nitric acid + acetic acid + water” to check the etching state. However, this measurement method has a large variation in personal measurement such as acid temperature and operator's procedure. In addition, even a wafer that does not have a problem with this method may break in the device process, and there is a problem that the evaluation ability is inferior.

また、X線を利用したX線トポグラフ(XRT)が使用されている。しかしながら、この手法には、高価な機器が必要で、危険なX線の使用が必要であり、一般的な評価は困難である。その上、この手法で問題が無いウェーハでも、デバイス工程で割れるケースがあり、万能である訳ではない。   Further, an X-ray topograph (XRT) using X-rays is used. However, this method requires expensive equipment, requires the use of dangerous X-rays, and is generally difficult to evaluate. In addition, even wafers that do not have problems with this method may break in the device process and are not universal.

さらに、半導体ウェーハは結晶性の脆性材料のため、一般的な材料の評価技術では測定値のバラツキが大きい。   Furthermore, since semiconductor wafers are crystalline brittle materials, variations in measured values are large in general material evaluation techniques.

そもそも、室温において半導体ウェーハの割れ易さを評価し検査する標準的機器が市販されておらず、例えば、特許文献1−5に開示されているような装置・方法が考案されてきた。   In the first place, standard equipment for evaluating and inspecting the easiness of cracking of a semiconductor wafer at room temperature is not commercially available. For example, an apparatus and a method disclosed in Patent Documents 1-5 have been devised.

特許文献1は、ガラス球をガラス製の投入管をガイドとして落下させて、半導体ウェーハが割れを生じ始めるのに必要な最小落下高さHで破壊強度を表す方法を開示している。しかし、この方法では、評価材料を加熱する機構が組み込まれておらず、評価温度の検討を行うことはできないという問題がある。   Patent Document 1 discloses a method in which a glass ball is dropped using a glass inlet tube as a guide, and the breaking strength is expressed by the minimum drop height H necessary for the semiconductor wafer to start cracking. However, this method has a problem that a mechanism for heating the evaluation material is not incorporated and the evaluation temperature cannot be examined.

特許文献2は、ウェーハに熱衝撃(室温〜740(〜1100)℃)を繰り返し与えて、ワレや地滑り変形などの発生を評価する方法を開示している。しかしながら、この方法の場合は、製品レベルの良好なウェーハにおいてはワレの発生率が1%弱程度であり、品種の差異などを比較するには多量のサンプルと長いテスト時間が必要になり、非常に高コストであるとの問題がある。そして、簡略法として熱衝撃による地滑り変形数で評価したり、あらかじめ衝撃のダメージを与えたウェーハに熱衝撃を加えて、ワレの発生率を比較する方法があるが、これらは定性的な評価法であり、統計的な評価は困難である。   Patent Document 2 discloses a method for evaluating the occurrence of cracks, landslide deformation, and the like by repeatedly applying a thermal shock (room temperature to 740 (˜1100) ° C.) to a wafer. However, with this method, the occurrence rate of cracking is less than 1% for wafers with good product level, and a large amount of samples and a long test time are required to compare differences in product types. There is a problem that it is expensive. As a simplified method, there is a method of evaluating the number of landslide deformation due to thermal shock or comparing the occurrence rate of cracks by applying thermal shock to a wafer that has been damaged in advance, but these are qualitative evaluation methods. Therefore, statistical evaluation is difficult.

特許文献3は、4点曲げ試験機を開示しているが、この場合、評価機にヒーターを組み込む必要があるので、急速加熱及び急速冷却の環境の強度評価は困難であるという欠点を有している。   Patent Document 3 discloses a four-point bending tester. In this case, since it is necessary to incorporate a heater into the evaluation machine, it has a drawback that it is difficult to evaluate the strength of the environment of rapid heating and rapid cooling. ing.

特許文献4は、加熱機構を備えたチャンバー内にウェーハを保持し、これに衝撃を与えて熱衝撃耐性を評価する方法を開示している。この方法では、衝撃に対しての評価は可能であるが、熱処理中のウェーハ挙動をモニタリングし、評価することは不可能である。   Patent Document 4 discloses a method of evaluating thermal shock resistance by holding a wafer in a chamber equipped with a heating mechanism and applying an impact to the wafer. Although this method can evaluate the impact, it is impossible to monitor and evaluate the wafer behavior during the heat treatment.

特許文献5は、炉内のウェーハ出し入れ時のそりを評価するため、格子状の光を用いて、この反射光の投影される像からそりを評価するものを開示している。この方法では、格子状の光を準備することや、高温でウェーハ自体が加熱されている状態において十分な反射光を得づらいという問題がある。   Patent Document 5 discloses a technique for evaluating warpage from an image on which reflected light is projected using lattice-like light in order to evaluate warpage when a wafer is taken in and out of a furnace. In this method, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficient amount of reflected light when preparing a lattice-shaped light or when the wafer itself is heated at a high temperature.

さらに、熱処理炉の中でのウェーハの向きを90゜ずらして、炉口からウェーハの変形を直接観察できるようにした構成が、非特許文献1にて提案されているが、データ取得法に困難があり、ウェーハ強度の評価という面では、利用できていなかった。   Furthermore, a configuration in which the wafer orientation in the heat treatment furnace is shifted by 90 ° so that the deformation of the wafer can be directly observed from the furnace port is proposed in Non-Patent Document 1, but it is difficult to obtain the data. However, it was not available in terms of wafer strength evaluation.

このように、半導体ウェーハ等の熱処理中の挙動を安定して評価し、半導体ウェーハの強度として定量的に評価できる方法や、その方法を行うことができる装置が無く、その開発が望まれていた。   As described above, there is no method that can stably evaluate the behavior during heat treatment of a semiconductor wafer or the like, and can quantitatively evaluate the strength of the semiconductor wafer, and an apparatus that can perform the method. .

特開2001−122700号公報JP 2001-122700 A 特開2007−48923号公報JP 2007-48923 A 特開平9−229838号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-229838 特開2012−4438号公報JP 2012-4438 A 特開平6−18242号公報JP-A-6-18242

杉田吉充、半導体研究16超LSI技術半導体プロセスp.322(1979)Yoshimitsu Sugita, Semiconductor Research 16 Ultra LSI Technology Semiconductor Process p. 322 (1979)

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、加熱された半導体ウェーハの強度を、実際の熱処理条件に即して、従来より安定かつ正確に評価することができる評価方法及び評価装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an evaluation method and an evaluation apparatus capable of evaluating the strength of a heated semiconductor wafer in a more stable and accurate manner than conventional methods in accordance with actual heat treatment conditions. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明は、横型炉に投入されて加熱された半導体ウェーハの強度を評価する方法であって、前記半導体ウェーハの主面を、鉛直方向に平行に、かつ、前記横型炉に投入する方向と平行にして、前記半導体ウェーハを前記横型炉に投入する工程と、前記横型炉に投入した半導体ウェーハの変形量を定量的に、前記横型炉の炉口部から計測する工程と、前記変形量から前記半導体ウェーハの強度を評価する工程とを備えることを特徴とする半導体ウェーハの強度の評価方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention is a method for evaluating the strength of a semiconductor wafer that has been put into a horizontal furnace and heated, the main surface of the semiconductor wafer being parallel to the vertical direction, and In parallel with the direction of loading into the horizontal furnace, the step of loading the semiconductor wafer into the horizontal furnace and the amount of deformation of the semiconductor wafer loaded into the horizontal furnace are quantitatively measured from the furnace port of the horizontal furnace. There is provided a method for evaluating the strength of a semiconductor wafer, comprising a step and a step of evaluating the strength of the semiconductor wafer from the deformation amount.

このような工程を備え、半導体ウェーハを通常とは90°回転させた状態で横型炉に入炉し、半導体ウェーハの強度を評価する方法により、半導体ウェーハの強度を、実際の熱処理条件に即して、安定かつ正確に評価することができる。   With such a process, the semiconductor wafer is put into a horizontal furnace with the semiconductor wafer rotated by 90 ° as usual, and the strength of the semiconductor wafer is matched to the actual heat treatment conditions by evaluating the strength of the semiconductor wafer. Can be evaluated stably and accurately.

この場合、前記横型炉に投入する際の前記半導体ウェーハの投入速度を所定の値に設定し、前記横型炉に投入する際の前記半導体ウェーハの面内の温度分布を計測し、前記面内の温度分布と前記半導体ウェーハの変形量との関係から、前記半導体ウェーハの強度を評価することができる。   In this case, the input speed of the semiconductor wafer when being charged into the horizontal furnace is set to a predetermined value, the temperature distribution in the surface of the semiconductor wafer when being charged into the horizontal furnace is measured, The strength of the semiconductor wafer can be evaluated from the relationship between the temperature distribution and the deformation amount of the semiconductor wafer.

このように、半導体ウェーハの投入速度を変化させることで、半導体ウェーハにかかる熱ストレスを変化させることができる。このときの半導体ウェーハの面内の温度分布を計測し、半導体ウェーハの変形量と比較することで、半導体ウェーハの面内の温度勾配の影響を評価することができる。   Thus, the thermal stress applied to the semiconductor wafer can be changed by changing the loading speed of the semiconductor wafer. By measuring the temperature distribution in the surface of the semiconductor wafer at this time and comparing it with the deformation amount of the semiconductor wafer, the influence of the temperature gradient in the surface of the semiconductor wafer can be evaluated.

また、本発明は、横型炉に投入されて加熱された半導体ウェーハの強度を評価する装置であって、前記横型炉と、前記半導体ウェーハの主面が、鉛直方向に平行に、かつ、前記横型炉に投入する方向と平行になるように前記半導体ウェーハを保持して前記横型炉に投入する治具と、前記横型炉に投入された前記半導体ウェーハの変形量を定量的に、前記横型炉の炉口部から計測する手段とを具備することを特徴とする半導体ウェーハの強度の評価装置を提供する。   Further, the present invention is an apparatus for evaluating the strength of a semiconductor wafer that has been charged and heated in a horizontal furnace, wherein the horizontal furnace and the main surface of the semiconductor wafer are parallel to a vertical direction, and the horizontal mold A jig for holding the semiconductor wafer so as to be parallel to a direction to be fed into the furnace and throwing it into the horizontal furnace, and quantitatively determining a deformation amount of the semiconductor wafer put into the horizontal furnace. An apparatus for evaluating the strength of a semiconductor wafer is provided.

このような構成を有する半導体ウェーハの強度の評価装置は、半導体ウェーハを通常とは90°回転させた状態で横型炉に入炉させることができ、半導体ウェーハの強度を、実際の熱処理条件に即して、安定かつ正確に評価することができる装置となる。   An apparatus for evaluating the strength of a semiconductor wafer having such a configuration can enter a horizontal furnace with the semiconductor wafer rotated by 90 ° as usual, and the strength of the semiconductor wafer can be adjusted according to the actual heat treatment conditions. Thus, the device can be evaluated stably and accurately.

この場合、本発明の半導体ウェーハの強度の評価装置は、前記半導体ウェーハの横型炉への投入速度を変化させる手段と、前記投入する前記半導体ウェーハの面内の温度分布を計測する手段とをさらに具備することができる。   In this case, the strength evaluation apparatus for a semiconductor wafer according to the present invention further includes means for changing a loading speed of the semiconductor wafer into a horizontal furnace and means for measuring a temperature distribution in the surface of the semiconductor wafer to be charged. Can be provided.

このような評価装置であれば、半導体ウェーハの横型炉への投入速度を変化させる手段により、半導体ウェーハにかかる熱ストレスのかかり方を変えることができるとともに、その際の半導体ウェーハの面内の温度分布を計測することができる。   With such an evaluation apparatus, it is possible to change the manner in which thermal stress is applied to the semiconductor wafer by means of changing the charging speed of the semiconductor wafer into the horizontal furnace, and the temperature within the surface of the semiconductor wafer at that time Distribution can be measured.

本発明に係る半導体ウェーハの強度の評価方法及び評価装置により、加熱された半導体ウェーハの強度を、実際の熱処理条件に即して、従来より安定かつ正確に定量的に評価することができる。   With the semiconductor wafer strength evaluation method and evaluation apparatus according to the present invention, the strength of a heated semiconductor wafer can be quantitatively evaluated more stably and accurately than before in accordance with actual heat treatment conditions.

本発明に係る半導体ウェーハの強度の評価装置をほぼ側面から見た概略図である。It is the schematic which looked at the evaluation apparatus of the intensity | strength of the semiconductor wafer which concerns on this invention from the substantially side surface. 本発明に係る半導体ウェーハの強度の評価装置をほぼ上面から見た概略図である。It is the schematic which looked at the evaluation apparatus of the intensity | strength of the semiconductor wafer which concerns on this invention from the upper surface substantially. 実施例1の結果(変形量)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (deformation amount) of Example 1. 実施例1の結果(スリップ長さ/変形量)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (slip length / deformation amount) of Example 1. 実施例2の結果を示すグラフである。10 is a graph showing the results of Example 2.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

図1及び図2に、本発明に係る半導体ウェーハの強度の評価装置の概略図を示した。図1は本発明に係る半導体ウェーハの強度の評価装置をほぼ側面から見た図であり、図2は、ほぼ上面から見た図である。   1 and 2 are schematic views of a semiconductor wafer strength evaluation apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a view of a semiconductor wafer strength evaluation apparatus according to the present invention viewed from substantially the side, and FIG. 2 is a view viewed from substantially the top.

本発明に係る評価装置10は、熱処理炉内で加熱された半導体ウェーハWの強度を評価する装置である。評価に用いる熱処理炉として、評価装置10は、横型炉11を具備する。評価装置10は、さらに、半導体ウェーハWを保持して横型炉に投入するための治具(すなわち、ボート)13を具備する。本発明の評価装置10に用いる治具13は、半導体ウェーハWの主面が、鉛直方向に平行に、かつ、横型炉11に投入する方向と平行になるように保持するものである。このとき、治具13は半導体ウェーハWが傾かないような構成とし、例えば、半導体ウェーハWの厚さに応じた溝を有するものとする。   An evaluation apparatus 10 according to the present invention is an apparatus for evaluating the strength of a semiconductor wafer W heated in a heat treatment furnace. As a heat treatment furnace used for evaluation, the evaluation apparatus 10 includes a horizontal furnace 11. The evaluation apparatus 10 further includes a jig (that is, a boat) 13 for holding the semiconductor wafer W and putting it into the horizontal furnace. The jig 13 used in the evaluation apparatus 10 of the present invention holds the main surface of the semiconductor wafer W so that it is parallel to the vertical direction and parallel to the direction in which it is introduced into the horizontal furnace 11. At this time, the jig 13 is configured such that the semiconductor wafer W does not tilt, and has, for example, a groove corresponding to the thickness of the semiconductor wafer W.

評価装置10は、さらに、横型炉11に投入された半導体ウェーハWの変形量を定量的に計測する手段(変形量計測手段)14を具備する。変形量計測手段14は、横型炉11の炉口部12から半導体ウェーハWの変形量を計測する。変形量計測手段14は、例えば、半導体ウェーハWの変形後の写真を撮影し、画像上のピクセル数から変形量の値として反映することができるものを採用することができる。   The evaluation apparatus 10 further includes means (deformation amount measuring means) 14 for quantitatively measuring the deformation amount of the semiconductor wafer W put into the horizontal furnace 11. The deformation amount measuring means 14 measures the deformation amount of the semiconductor wafer W from the furnace port portion 12 of the horizontal furnace 11. As the deformation amount measuring means 14, for example, a device capable of taking a photograph after deformation of the semiconductor wafer W and reflecting it as the value of the deformation amount from the number of pixels on the image can be adopted.

評価装置10は、半導体ウェーハWの横型炉11への投入速度を変化させる手段(投入速度変化手段)15を具備していてもよい。投入速度変化手段15は、治具13に接続されるなどして、半導体ウェーハWの投入速度を変更することができる。また、評価装置10は、横型炉11に投入する半導体ウェーハWの面内の温度分布を計測する手段(温度分布計測手段)16を具備していてもよい。温度分布計測手段16は、例えば通常のサーモグラフィを用いることができる。温度分布計測手段16は、図2に示したように、半導体ウェーハWの側面からウェーハ面内の温度分布を計測する。   The evaluation apparatus 10 may include a means (input speed changing means) 15 that changes the input speed of the semiconductor wafer W into the horizontal furnace 11. The input speed changing means 15 can change the input speed of the semiconductor wafer W by being connected to the jig 13. Further, the evaluation apparatus 10 may include a means (temperature distribution measuring means) 16 for measuring the temperature distribution in the surface of the semiconductor wafer W put into the horizontal furnace 11. As the temperature distribution measuring means 16, for example, a normal thermography can be used. The temperature distribution measuring means 16 measures the temperature distribution in the wafer surface from the side surface of the semiconductor wafer W as shown in FIG.

本発明に係る半導体ウェーハの強度の評価方法は、加熱された半導体ウェーハの強度を評価する方法であり、図1及び図2に示したような評価装置10を用いて行うことができる。評価する半導体ウェーハは、例えば、単結晶シリコンウェーハとすることができるが、これに限定されない。   The method for evaluating the strength of a semiconductor wafer according to the present invention is a method for evaluating the strength of a heated semiconductor wafer, and can be performed using the evaluation apparatus 10 as shown in FIGS. The semiconductor wafer to be evaluated can be, for example, a single crystal silicon wafer, but is not limited thereto.

本発明の評価方法では、まず、治具13を用いて、半導体ウェーハWを横型炉11に投入する。このとき、半導体ウェーハWの主面を、鉛直方向に平行に、かつ、横型炉11に投入する方向(入炉方向)と平行にして、半導体ウェーハWを横型炉11に投入する。すなわち、半導体ウェーハWは、通常とは90°回転させた状態で横型炉11に投入される。横型炉11は、所定の温度(ウェーハ強度の評価を行いたい温度)に設定し、半導体ウェーハWを一定速度で入炉させる。   In the evaluation method of the present invention, first, the semiconductor wafer W is put into the horizontal furnace 11 using the jig 13. At this time, the semiconductor wafer W is loaded into the horizontal furnace 11 with the main surface of the semiconductor wafer W parallel to the vertical direction and parallel to the direction (furnace direction) of loading into the horizontal furnace 11. That is, the semiconductor wafer W is put into the horizontal furnace 11 while being rotated by 90 ° as usual. The horizontal furnace 11 is set to a predetermined temperature (temperature at which the wafer strength is to be evaluated), and the semiconductor wafer W is entered at a constant speed.

半導体ウェーハWを完全に入炉した後、横型炉11に投入した半導体ウェーハWの変形量を定量的に計測する。この変形量の計測は、横型炉11の炉口部12から、変形量計測手段14により行う。変形量計測手段14は、上記のように、写真撮影した画像上のピクセル数から変形量を求めるものを採用できる。このように計測した半導体ウェーハWの変形量に基づいて、半導体ウェーハWの強度を評価することができる。また、入炉後に、炉の温度を変化させて、そのときの変形量からウェーハ強度を検討することも可能である。   After completely entering the semiconductor wafer W, the deformation amount of the semiconductor wafer W put into the horizontal furnace 11 is quantitatively measured. The deformation amount is measured by the deformation amount measuring means 14 from the furnace port portion 12 of the horizontal furnace 11. As the deformation amount measuring means 14, as described above, a device that obtains the deformation amount from the number of pixels on the photographed image can be adopted. Based on the deformation amount of the semiconductor wafer W thus measured, the strength of the semiconductor wafer W can be evaluated. It is also possible to examine the wafer strength from the amount of deformation at that time by changing the temperature of the furnace after entering the furnace.

このような評価方法により、半導体ウェーハWの強度を、実際の熱処理条件に即して、安定かつ正確に評価することができる。例えば、半導体ウェーハWの種類の違い(ドーパントの種類や濃度の違い、ウェーハの厚さの違い等)によるウェーハ強度の違いの測定を行うことができる。   With such an evaluation method, the strength of the semiconductor wafer W can be evaluated stably and accurately in accordance with actual heat treatment conditions. For example, it is possible to measure a difference in wafer strength due to a difference in the type of the semiconductor wafer W (difference in dopant type, concentration, wafer thickness, etc.).

さらに、本発明に係る半導体ウェーハの強度の評価方法では、以下のように、横型炉11に投入する際の半導体ウェーハWの面内の温度分布が半導体ウェーハWの変形量に与える影響を加味して行うこともできる。   Further, in the method for evaluating the strength of the semiconductor wafer according to the present invention, the influence of the temperature distribution in the surface of the semiconductor wafer W when it is put into the horizontal furnace 11 on the deformation amount of the semiconductor wafer W is taken into consideration as follows. Can also be done.

まず、横型炉11に投入する際の半導体ウェーハWの投入速度を、投入速度変化手段15により、所定の値に設定する。これにより、測定ごとに投入速度を変え、半導体ウェーハにかかる熱ストレスのかかり方を変えることができる。半導体ウェーハWの横型炉11への投入は、投入速度以外については上記と同様に行うことができる。さらに、横型炉11に投入する際の半導体ウェーハWの面内の温度分布を、サーモグラフィ等の温度分布計測手段16で計測し、半導体ウェーハWの面内温度分布(勾配)を確認する。半導体ウェーハWの変形量の定量的な計測は、上記と同様に行うことができる。また、この場合も、入炉後に、炉の温度を変化させて、そのときの変形量からウェーハ強度を検討することも可能である。   First, the charging speed of the semiconductor wafer W when it is charged into the horizontal furnace 11 is set to a predetermined value by the charging speed changing means 15. As a result, the input speed can be changed for each measurement, and the manner in which thermal stress is applied to the semiconductor wafer can be changed. The semiconductor wafer W can be charged into the horizontal furnace 11 in the same manner as described above except for the charging speed. Furthermore, the in-plane temperature distribution (gradient) of the semiconductor wafer W is confirmed by measuring the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer W when it is put into the horizontal furnace 11 by the temperature distribution measuring means 16 such as thermography. The quantitative measurement of the deformation amount of the semiconductor wafer W can be performed in the same manner as described above. In this case as well, it is possible to change the temperature of the furnace after entering the furnace and to examine the wafer strength from the amount of deformation at that time.

このように、半導体ウェーハWの面内温度分布(勾配)と変形量の関係を評価することができ、すなわち、熱ストレスに対するウェーハ強度を評価することが可能になる。この方法によれば、半導体ウェーハの強度の評価に、温度分布が半導体ウェーハの変形量に与える影響をも反映させることができる。   Thus, the relationship between the in-plane temperature distribution (gradient) of the semiconductor wafer W and the deformation amount can be evaluated, that is, the wafer strength against thermal stress can be evaluated. According to this method, the influence of the temperature distribution on the deformation amount of the semiconductor wafer can be reflected in the evaluation of the strength of the semiconductor wafer.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but these do not limit the present invention.

(実施例1)
図1及び図2に示した評価装置10を用いて、本発明の評価方法に従って半導体ウェーハの強度を評価した。
Example 1
Using the evaluation apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2, the strength of the semiconductor wafer was evaluated according to the evaluation method of the present invention.

まず、材料の半導体ウェーハWとして、抵抗率10Ω・cm、ボロンドープ、直径150mm、厚さ625μmのシリコンウェーハを準備した。このシリコンウェーハを、ボート溝の幅が800μmであるボート(治具13)に搭載した。このボートに搭載した半導体ウェーハWを、1000℃酸素雰囲気下で、横型炉11に、1分間に10cmの速度で投入した。入炉方向と半導体ウェーハWの主面は平行とした。次に、横型炉11内でのシリコンウェーハの変形量を測定した。変形量の測定では、変形量計測手段14による撮像映像のピクセル数を長さに換算することで数値を得た。   First, as a material semiconductor wafer W, a silicon wafer having a resistivity of 10 Ω · cm, boron-doped, a diameter of 150 mm, and a thickness of 625 μm was prepared. This silicon wafer was mounted on a boat (jig 13) having a boat groove width of 800 μm. The semiconductor wafer W mounted on this boat was charged into the horizontal furnace 11 at a speed of 10 cm per minute in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. The furnace entry direction and the main surface of the semiconductor wafer W were parallel. Next, the deformation amount of the silicon wafer in the horizontal furnace 11 was measured. In the measurement of the deformation amount, a numerical value was obtained by converting the number of pixels of the captured image by the deformation amount measuring means 14 into a length.

次に、上記と同様の測定を、半導体ウェーハWの種類を変えて行った。具体的には、半導体ウェーハWとして、抵抗率10Ω・cm、ボロンドープ、窒素1×1014atoms/cmドープ、直径150mm、厚さ625μmのシリコンウェーハを準備した。このシリコンウェーハを、上記と同様に、ボート溝の幅が800μmであるボート(治具13)に搭載し、1000℃酸素雰囲気下で、横型炉11に、1分間に10cmの速度で投入した。その後、横型炉11内でのシリコンウェーハの変形量を測定した。 Next, the same measurement as described above was performed by changing the type of the semiconductor wafer W. Specifically, a silicon wafer having a resistivity of 10 Ω · cm, boron dope, nitrogen 1 × 10 14 atoms / cm 3 dope, a diameter of 150 mm, and a thickness of 625 μm was prepared as the semiconductor wafer W. In the same manner as described above, this silicon wafer was mounted on a boat (jig 13) having a width of a boat groove of 800 μm, and charged into the horizontal furnace 11 at a speed of 10 cm per minute in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. Thereafter, the deformation amount of the silicon wafer in the horizontal furnace 11 was measured.

このそれぞれのシリコンウェーハの変形量の違いを図3に示した。図3からわかるように、シリコンウェーハへの窒素のドープの有無による変形量の違いが明確に数値として得られた。   The difference in deformation amount of each silicon wafer is shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, the difference in deformation amount depending on whether or not the silicon wafer is doped with nitrogen was clearly obtained as numerical values.

この実施例のそれぞれのシリコンウェーハにおいて、1200℃、1時間の熱処理を行った後のスリップ長さと、変形量の違いを図4に示した。なお、このときのスリップ長さは、ウェーハ中のスリップをX線トポグラフ像より算出し一番長いものを代表値として選んだ。ウェーハ変形量が大きいものは、スリップ長さが大きくなる傾向がある。すなわち、ウェーハ変形量が大きいものは、ウェーハ強度が小さいという関係がある。この結果より、本発明の方法により、加熱された半導体ウェーハのウェーハ強度を評価することが可能であることがわかる。   FIG. 4 shows the difference in slip length and deformation amount after heat treatment at 1200 ° C. for 1 hour in each silicon wafer of this example. The slip length at this time was calculated from the slip in the wafer from the X-ray topographic image, and the longest slip length was selected as a representative value. When the amount of wafer deformation is large, the slip length tends to increase. That is, a wafer having a large amount of deformation has a relationship that the wafer strength is small. From this result, it can be seen that the wafer strength of the heated semiconductor wafer can be evaluated by the method of the present invention.

(実施例2)
他の実施例として、図1及び図2に示した評価装置10を用いて、本発明の評価方法に従って半導体ウェーハの強度を評価した。
(Example 2)
As another example, the strength of the semiconductor wafer was evaluated using the evaluation apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 according to the evaluation method of the present invention.

まず、材料の半導体ウェーハWとして、抵抗率10Ω・cm、ボロンドープ、直径150mm、厚さ625μmのシリコンウェーハを準備した。このシリコンウェーハを、ボート溝の幅が800μmであるボート(治具13)に搭載した。このボートに搭載した半導体ウェーハWを、1000℃酸素雰囲気下で、横型炉11に、1分間に10cmの速度で投入した。入炉方向と半導体ウェーハWの主面は平行とした。投入中のシリコンウェーハの面内の温度分布をサーモグラフィ(温度分布計測手段16)で測定し、ウェーハ面内の温度差とそのときのシリコンウェーハの変形量を変形量計測手段14で測定した。変形量の測定では、撮像映像のピクセル数を長さに換算することで数値を得た。   First, as a material semiconductor wafer W, a silicon wafer having a resistivity of 10 Ω · cm, boron-doped, a diameter of 150 mm, and a thickness of 625 μm was prepared. This silicon wafer was mounted on a boat (jig 13) having a boat groove width of 800 μm. The semiconductor wafer W mounted on this boat was charged into the horizontal furnace 11 at a speed of 10 cm per minute in an oxygen atmosphere at 1000 ° C. The furnace entry direction and the main surface of the semiconductor wafer W were parallel. The temperature distribution in the surface of the silicon wafer being put in was measured by thermography (temperature distribution measuring means 16), and the temperature difference in the wafer surface and the deformation amount of the silicon wafer at that time were measured by the deformation amount measuring means 14. In the measurement of the amount of deformation, a numerical value was obtained by converting the number of pixels of the captured image into a length.

この実験によりシリコンウェーハ面内の温度差と、シリコンウェーハの変形量のデータを得ることが可能になる。この場合の温度差は53℃であり、変形量は7.45mmであった。   This experiment makes it possible to obtain data on the temperature difference in the silicon wafer surface and the deformation amount of the silicon wafer. In this case, the temperature difference was 53 ° C., and the deformation amount was 7.45 mm.

次に、上記と同様の測定を、半導体ウェーハWの種類を変えて行った。具体的には、半導体ウェーハWとして、抵抗率10Ω・cm、ボロンドープ、窒素1×1014atoms/cmドープ、直径150mm、厚さ625μmのシリコンウェーハを準備した。このシリコンウェーハを、上記と同様に、ボート溝の幅が800μmであるボート(治具13)に搭載し、データを得た。この場合の温度差は、49℃で変形量は、0.92mmであった。 Next, the same measurement as described above was performed by changing the type of the semiconductor wafer W. Specifically, a silicon wafer having a resistivity of 10 Ω · cm, boron dope, nitrogen 1 × 10 14 atoms / cm 3 dope, a diameter of 150 mm, and a thickness of 625 μm was prepared as the semiconductor wafer W. In the same manner as described above, this silicon wafer was mounted on a boat (jig 13) having a boat groove width of 800 μm to obtain data. In this case, the temperature difference was 49 ° C., and the deformation was 0.92 mm.

図5に、横軸に1200℃、1時間の熱処理を行ったときのスリップ長さと、縦軸に変形量を温度差で割ったものを示した。なおこのときのスリップ長さは、ウェーハ中のスリップをX線トポグラフ像より算出し一番長いものを代表値として選んだ。単位温度あたりのウェーハ変形量が大きいものは、スリップ長さが大きくなる傾向がある。すなわち、ウェーハ変形量を温度差で割ったものが大きいものは、ウェーハ強度が小さいという関係がある。この結果より、本発明の方法により、加熱された半導体ウェーハのウェーハ強度を評価することが可能であることがわかる。   FIG. 5 shows the slip length when heat treatment is performed at 1200 ° C. for 1 hour on the horizontal axis and the amount of deformation divided by the temperature difference on the vertical axis. The slip length at this time was calculated by calculating the slip in the wafer from an X-ray topographic image and selecting the longest slip length as a representative value. When the amount of wafer deformation per unit temperature is large, the slip length tends to increase. That is, there is a relationship that the wafer strength is small when the wafer deformation amount divided by the temperature difference is large. From this result, it can be seen that the wafer strength of the heated semiconductor wafer can be evaluated by the method of the present invention.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

10…評価装置、 11…横型炉、 12…炉口部、 13…治具、
14…変形量計測手段、 15…投入速度変化手段、 16…温度分布計測手段、
W…半導体ウェーハ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Evaluation apparatus, 11 ... Horizontal furnace, 12 ... Furnace part, 13 ... Jig,
14 ... deformation amount measuring means, 15 ... charging speed changing means, 16 ... temperature distribution measuring means,
W: Semiconductor wafer.

Claims (4)

横型炉に投入されて加熱された半導体ウェーハの強度を評価する方法であって、
前記半導体ウェーハの主面を、鉛直方向に平行に、かつ、前記横型炉に投入する方向と平行にして、前記半導体ウェーハを前記横型炉に投入する工程と、
前記横型炉に投入した半導体ウェーハの変形量を定量的に、前記横型炉の炉口部から計測する工程と、
前記変形量から前記半導体ウェーハの強度を評価する工程と
を備え
前記横型炉に投入する際の前記半導体ウェーハの投入速度を所定の値に設定し、
前記横型炉に投入する際の前記半導体ウェーハの面内の温度分布を計測し、
前記面内の温度分布と前記半導体ウェーハの変形量との関係から、前記半導体ウェーハの強度を評価することを特徴とする半導体ウェーハの強度の評価方法。
A method for evaluating the strength of a semiconductor wafer that has been put into a horizontal furnace and heated,
Placing the semiconductor wafer into the horizontal furnace, with the main surface of the semiconductor wafer parallel to the vertical direction and parallel to the direction into the horizontal furnace;
Quantitatively measuring the amount of deformation of the semiconductor wafer charged into the horizontal furnace from the furnace port of the horizontal furnace;
A step of evaluating the strength of the semiconductor wafer from the deformation amount , and
Set the input speed of the semiconductor wafer when charging into the horizontal furnace to a predetermined value,
Measure the temperature distribution in the plane of the semiconductor wafer when thrown into the horizontal furnace,
A method for evaluating the strength of a semiconductor wafer , comprising evaluating the strength of the semiconductor wafer from a relationship between an in-plane temperature distribution and a deformation amount of the semiconductor wafer.
前記半導体ウェーハの変形量を定量的に計測する際に、前記半導体ウェーハの変形後の写真を撮影し、画像上のピクセル数から変形量の値を求めることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハの強度の評価方法。 2. The deformation amount value of the semiconductor wafer according to claim 1 , wherein when the deformation amount of the semiconductor wafer is quantitatively measured, a photograph after the deformation of the semiconductor wafer is taken, and a value of the deformation amount is obtained from the number of pixels on the image . A method for evaluating the strength of a semiconductor wafer. 横型炉に投入されて加熱された半導体ウェーハの強度を評価する装置であって、
前記横型炉と、
前記半導体ウェーハの主面が、鉛直方向に平行に、かつ、前記横型炉に投入する方向と平行になるように前記半導体ウェーハを保持して前記横型炉に投入する治具と、
前記横型炉に投入された前記半導体ウェーハの変形量を定量的に、前記横型炉の炉口部から計測する手段と
前記半導体ウェーハの横型炉への投入速度を変化させる手段と、
前記投入する前記半導体ウェーハの面内の温度分布を計測する手段と
を具備することを特徴とする半導体ウェーハの強度の評価装置。
An apparatus for evaluating the strength of a semiconductor wafer that has been put into a horizontal furnace and heated,
The horizontal furnace;
A jig that holds the semiconductor wafer and puts it in the horizontal furnace so that the main surface of the semiconductor wafer is parallel to the vertical direction and parallel to the direction to put into the horizontal furnace,
Means for quantitatively measuring the amount of deformation of the semiconductor wafer charged into the horizontal furnace from the furnace port of the horizontal furnace;
Means for changing the charging speed of the semiconductor wafer into the horizontal furnace;
And a means for measuring an in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer to be introduced .
前記半導体ウェーハの変形量を定量的に計測する手段は、前記半導体ウェーハの変形後の写真を撮影し、画像上のピクセル数から変形量の値を求めるものであることを特徴とする請求項3に記載の半導体ウェーハの強度の評価装置。 4. The means for quantitatively measuring the deformation amount of the semiconductor wafer is for taking a photograph after deformation of the semiconductor wafer and obtaining a value of the deformation amount from the number of pixels on the image. The evaluation apparatus of the intensity | strength of the semiconductor wafer of description.
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