特開 2024-172734 ゲッタリング層検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172734

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】ゲッタリング層検出装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/322 20060101AFI20241205BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241205BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H01L21/322 M

H01L21/304 631

H01L21/66 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090657

(22)【出願日】2023-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110003524

【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】沢辺 大樹

【テーマコード（参考）】

4M106

5F057

【Ｆターム（参考）】

4M106AA01

4M106BA04

4M106CA21

4M106CA53

4M106DJ18

5F057GB02

5F057GB20

(57)【要約】      （修正有）

【課題】シリコンウエーハの電気抵抗率に影響されることがなく、電気抵抗率が１０Ω・ｃｍ以下でもゲッタリング層が適正に形成されているかを判定できるゲッタリング層検出装置を提供する。
【解決手段】シリコンウエーハ１０を保持する保持手段３と、シリコンウエーハ１０に光を照射して検出するゲッタリング層検出手段７とを含み、ゲッタリング層検出手段７は、光源７１と、光源７１が発する光Ｌ１をシリコンウエーハ１０に照射する照射器７４と、シリコンウエーハ１０から反射した戻り光を受光する受光部７７とを備え、受光部７７は分光器８４ａと分光された第一の波長の戻り光Ｌ１’を受光する第一の受光素子７７ｂと、第一の波長より長い第二の波長の戻り光Ｌ２’を受光する第二の受光素子７７ｃとを備え、第一の受光素子７７ｂの受光光の強さＳ１と第二の受光素子７７ｃの受光光の強さＳ２の比率によってゲッタリング層が形成されているかを判定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコンウエーハの面に金属イオンを保持するゲッタリング層が形成されているか否かを検出するゲッタリング層検出装置であって、
シリコンウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたシリコンウエーハに光を照射してゲッタリング層を検出するゲッタリング層検出手段と、を含み、
該ゲッタリング層検出手段は、光源と、該光源が発する光を該保持手段に保持されたシリコンウエーハに照射する照射器と、シリコンウエーハから反射した戻り光を受光する受光部と、を備え、
該受光部は、分光器と、該分光器によって分光された第一の波長の戻り光を受光する第一の受光素子と、該第一の波長よりも長い第二の波長の戻り光を受光する第二の受光素子と、を少なくとも備え、
該第一の受光素子が受光した光の強さと該第二の受光素子が受光した光の強さとの比率によって、ゲッタリング層が形成されているか否かを判定するゲッタリング層検出装置。

【請求項2】

該第一の波長は、
鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより大きい３００ｎｍ帯域が選択され、
該第二の波長は、
鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより小さい６００ｎｍ帯域が選択される請求項１に記載のゲッタリング層検出装置。

【請求項3】

該受光部は、該第一の波長よりも長く、該第二の波長よりも短い第三の波長の戻り光を受光する第三の受光素子を備え、
該第三の波長は、
鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さと略同じとなる４００ｎｍ帯域が選択され、
該照射器は、４００ｎｍの光の戻り光が該第三の受光素子によって最も強く受光される集光位置に設定される請求項２に記載のゲッタリング層検出装置。

【請求項4】

鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光を該第一の受光素子が受光した光の強さと該第二の受光素子が受光した光の強さとが同じになるように調整される請求項１に記載のゲッタリング層検出装置。

【請求項5】

該光源は、ハロゲンランプである請求項１に記載のゲッタリング層検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シリコンウエーハの面に金属イオンを保持するゲッタリング層が形成されているか否かを検出するゲッタリング層検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハは、研削装置によって裏面が研削され、所望の厚みに形成された後、切削装置、又はレーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

【0003】

また、シリコンウエーハの内部に金属イオンが存在すると金属イオンが遊動してデバイスの機能を低下させることから、シリコンウエーハの裏面に対し、抗折強度を低下させない程度にゲッタリング層と称される歪層を形成することで金属イオンの遊動を抑制してデバイスの機能の低下を抑制している（例えば特許文献１を参照）。

【0004】

近年においては、デバイスチップの小型化が要求されているのに伴い、デバイスチップが薄化される傾向があることから、ゲッタリング層を形成する際には、デバイスの機能を低下させないようにしつつ、抗折強度を低下させない程度の研削加工を実施する必要があり、ゲッタリング層が適正に形成されているのかを検出する必要がある。

【0005】

シリコンウエーハの裏面に形成されたゲッタリング層を構成する非晶質（アモルファス）層の厚みを検出する手段としては、該アモルファス層が形成されたシリコンウエーハの抵抗（電気抵抗率）を検出するマイクロＰＣＤ法が知られており、このマイクロＰＣＤ法によって、シリコンウエーハの裏面にゲッタリング層が形成されているか否かを検出することができる（例えば特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５－３１７８４６号公報

【特許文献2】特開２０１６－０１５３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、本出願人が、上記のマイクロＰＣＤ法について検討したところ、シリコンウエーハの電気抵抗率が１０Ω・ｃｍ以下であると、ゲッタリング層が適正に形成されている否かを判定できないという問題があることが判明した。

【0008】

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、シリコンウエーハの電気抵抗率に影響されることがなく、シリコンウエーハの電気抵抗率が１０Ω・ｃｍ以下であってもゲッタリング層を検出し、適正に形成されているか否かを判定することができるゲッタリング層検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、シリコンウエーハの面に金属イオンを保持するゲッタリング層が形成されているか否かを検出するゲッタリング層検出装置であって、シリコンウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたシリコンウエーハに光を照射してゲッタリング層を検出するゲッタリング層検出手段と、を含み、該ゲッタリング層検出手段は、光源と、該光源が発する光を該保持手段に保持されたシリコンウエーハに照射する照射器と、シリコンウエーハから反射した戻り光を受光する受光部と、を備え、該受光部は、分光器と、該分光器によって分光された第一の波長の戻り光を受光する第一の受光素子と、該第一の波長よりも長い第二の波長の戻り光を受光する第二の受光素子と、を少なくとも備え、該第一の受光素子が受光した光の強さと該第二の受光素子が受光した光の強さとの比率によって、ゲッタリング層が形成されているか否かを判定するゲッタリング層検出装置が提供される。

【0010】

該第一の波長は、鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより大きい３００ｎｍ帯域が選択され、該第二の波長は、鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより小さい６００ｎｍ帯域が選択されることが好ましい。また、該受光部は、該第一の波長よりも長く、該第二の波長よりも短い第三の波長の戻り光を受光する第三の受光素子を備え、該第三の波長は、鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さと略同じとなる４００ｎｍ帯域が選択され、該照射器は、４００ｎｍの光の戻り光が該第三の受光素子によって最も強く受光されるようにしてもよい。さらに、鏡面加工されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光を該第一の受光素子が受光した光の強さと該第二の受光素子が受光した光の強さとが同じになるように調整されるようにすることもできる。該光源は、ハロゲンランプを選択することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明のゲッタリング層検出装置は、シリコンウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたシリコンウエーハに光を照射してゲッタリング層を検出するゲッタリング層検出手段と、を含み、該ゲッタリング層検出手段は、光源と、該光源が発する光を該保持手段に保持されたシリコンウエーハに照射する照射器と、シリコンウエーハから反射した戻り光を受光する受光部と、を備え、該受光部は、分光器と、該分光器によって分光された第一の波長の戻り光を受光する第一の受光素子と、該第一の波長よりも長い第二の波長の戻り光を受光する第二の受光素子と、を少なくとも備え、該第一の受光素子が受光した光の強さと該第二の受光素子が受光した光の強さとの比率によって、ゲッタリング層が形成されているか否かを判定することから、シリコンウエーハの電気抵抗率に影響されることなく、シリコンウエーハの電気抵抗率が１０Ωｃｍ以下であっても、シリコンウエーハに形成されたゲッタリング層が適正か否かを判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ゲッタリング層検出装置の全体斜視図である。

【図2】被検出物であるウエーハ及び保護テープの斜視図である。

【図3】図１に示すゲッタリング層検出装置に装着されるゲッタリング層検出手段を構成する第一の光学系を示すブロック図である。

【図4】シリコンウエーハに照射される光の波長と実効反射率との関係を示す概念図である。

【図5】ゲッタリング層が適正に形成されているかの判定に使用するゲッタリング層比率マップの概念図である。

【図6】図１のゲッタリング層検出装置に装着されるゲッタリング層検出手段を構成する第二の光学系を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に基づいて構成されるゲッタリング層検出装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

【0014】

図１には、シリコンウエーハの面に金属イオンを保持するゲッタリング層が形成されているか否かを検出するゲッタリング層検出装置１の全体斜視図が示されている。図示のゲッタリング層検出装置１は、基台２上に配設され、シリコンウエーハ１０を保持する保持手段３と、該保持手段３に保持されたシリコンウエーハ１０に光を照射してゲッタリング層を検出するためのゲッタリング層検出手段７とを少なくとも備えている。

【0015】

ゲッタリング層検出装置１は、上記したゲッタリング層検出手段７に加え、保持手段３を移動する移動手段４と、該移動手段４の側方に立設される垂直壁部５ａ及び垂直壁部５ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部５ｂからなる枠体５とを備え、各作動部を制御すると共にゲッタリング層が形成されているか否かを判定する制御手段１００と、を備えている。

【0016】

保持手段３は、シリコンウエーハ１０を保持する手段であり、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４とを含む。カバー板３４にはカバー板３４上に形成された長穴を通って上方に延びるチャックテーブル３５が配設されている。チャックテーブル３５は、支柱３３内に収容された図示を省略する回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル３５の上面には、通気性を有する多孔質材料から形成され、Ｘ座標及びＹ座標で特定されるＸＹ平面を保持面とする円形状の吸着チャック３６が配設されている。吸着チャック３６は、支柱３３を通る流路によって図示を省略する吸引手段に接続されている。

【0017】

移動手段４は、チャックテーブル３５をＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段４２と、チャックテーブル３５をＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段４４と、を備え、Ｘ軸移動手段４２は、モータ４２ａの回転運動を、ボールねじ４２ｂを介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２Ａ、２Ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸移動手段４４は、モータ４４ａの回転運動を、ボールねじ４４ｂを介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール３１ａ、３１ａに沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に移動させる。

【0018】

枠体５の水平壁部５ｂの内部には、上記のゲッタリング層検出手段７を構成する光学系であって、図３に示すような第一の実施形態である第一の光学系７０、又は図６に示すような第二の実施形態である第二の光学系８０が収容される。なお、第一の光学系７０と、第二の光学系８０とは、略同一の機能を有する光学系であり、いずれの光学系を採用しても、本発明の効果を得ることが可能であり、以下に順を追って説明する。

【0019】

図２には、本実施形態のゲッタリング層検出装置１によってゲッタリング層が検出される被検出物であるシリコンウエーハ１０が示されている。図示のシリコンウエーハ１０は、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されたシリコンのウエーハであり、図示のように、表面１０ａに対して保護テープＴを貼着し一体とした後、反転して裏面１０ｂを上方に露出させる。被検出物となるシリコンウエーハ１０は、事前に図示を省略する研削装置に搬送されて、裏面１０ｂが研削加工され、所望の厚みに加工されている。その研削加工の際、シリコンウエーハ１０における金属イオンの遊動によって生じるデバイス１２の機能の低下を抑制し、且つ抗折強度を低下させない程度にシリコンウエーハ１０の裏面１０ｂを研削して、ゲッタリング層と称される歪層を形成している。しかし、実際に該裏面１０ｂにゲッタリング層が適正な厚みで形成されているのか否かは、目視により確認することは困難であることから、以下に説明する本実施形態のゲッタリング層検出手段７を使用してゲッタリング層を検出し、該ゲッタリング層が適正に形成されているのか否かを判定する。

【0020】

図３には、本実施形態のゲッタリング層検出手段７を構成する第一の光学系７０のブロック図が示されている。該第一の光学系７０は、光源７１と、該光源７１が発する光を保持手段３のチャックテーブル３５に保持されたシリコンウエーハ１０の裏面１０ｂに照射する照射器７４と、シリコンウエーハ１０から反射した戻り光を受光する受光部７７と、を備えている。

【0021】

図３に示す光源７１は、第一の光源７２と、第二の光源７３とを備えている。第一の光源７２は、第一の波長の光Ｌ１を発するファイバ出力ＬＥＤ７２ｂと、該ファイバ出力ＬＥＤ７２ｂの出力を調整するＬＥＤドライバ７２ａとを備えている。また第二の光源７３は、第一の波長の光Ｌ１よりも長い波長である第二の波長の光Ｌ２を発するファイバ出力ＬＥＤ７３ｂと、該ファイバ出力ＬＥＤ７３ｂの出力を調整するＬＥＤドライバ７３ａとを備えている。上記の第一の光源７２から照射される第一の波長の光Ｌ１は、例えば、３６５ｎｍの波長の光であり、第二の光源７３から照射される第二の波長の光Ｌ２は、例えば、６１７ｎｍの波長の光が選択される。

【0022】

照射器７４は、第一のファイバカプラ７５と、第二のファイバカプラ７６とを備えている。第一のファイバカプラ７５は、第一の光源７２の第一の波長の光Ｌ１が出力されるコネクタ７２ｃと、第二の光源７３の第二の波長の光Ｌ２が出力されるコネクタ７３ｃとに接続される２つの光ファイバからなる光路を有し、該光Ｌ１と光Ｌ２とを合波してコネクタ７５ａから出力された光Ｌ３は、ファイバ端７６ａから、保持手段３のチャックテーブル３５に保持されるシリコンウエーハ１０に向けて照射される。

【0023】

光Ｌ３がチャックテーブル３５に保持されたシリコンウエーハ１０にて反射した戻り光Ｌ３’は、ファイバ端７６ａから、第二のファイバカプラ７６に導入されて受光部７７側に導かれる。図示の受光部７７は、分光器７７ａと、該分光器７７ａによって分光された第一の波長の戻り光Ｌ１’を受光する第一の受光素子７７ｂと、該第一の波長よりも長い第二の波長の戻り光Ｌ２’を受光する第二の受光素子７７ｃと、を備えている。分光器７７ａは、戻り光Ｌ３’を波長毎に分光する手段であり、例えば、回折格子、プリズム等により構成され、戻り光Ｌ３’を、上記した第一の波長の光Ｌ１に対応する第一の戻り光Ｌ１’と、上記した第二の波長の光Ｌ２に対応する第二の戻り光Ｌ２’とに分光し出力する。分光器７７ａによって分光された第一の戻り光Ｌ１’は、第一の受光素子７７ｂに導かれて光の強さ（光強度）Ｓ１が検出され、第二の戻り光Ｌ２’は、第二の受光素子７７ｃに導かれて光の強さ（光強度）Ｓ２が検出される。第一の受光素子７７ｂと、第二の受光素子７７ｃによって検出された光強度Ｓ１、Ｓ２は、図３では図示が省略されている上記の制御手段１００に伝達され、制御手段１００によって、該第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と該第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）に基づいて、チャックテーブル３５に保持されたシリコンウエーハ１０にゲッタリング層が形成されているか否かを検出し、適正なゲッタリング層であるか否かを判定する。

【0024】

ここで、上記した第一の受光素子７８ａが受光した第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と第二の受光素子７８ｂが受光した第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）によって、チャックテーブル３５に保持されたシリコンウエーハ１０にゲッタリング層が形成されているか否かを検出し、適正なゲッタリング層であるか否かを判定する手順について、より具体的に説明する。

【0025】

まず、シリコンウエーハであって、研削及び研磨加工が施されて鏡面加工された単結晶のシリコンウエーハ、すなわちゲッタリング層となる非晶質（アモルファス）層が全く形成されていない結晶質のシリコンウエーハに対し、波長を変化させながら一定の強度の光を照射し、その戻り光を測定して実効反射率を測定すると、図４において、丸印で示すように、波長（横軸で示されている）に応じて、シリコンウエーハが１００％結晶質である場合に特有の実効反射率（縦軸で示されている）の変化を示すことが知られている。

【0026】

また、シリコンウエーハ全体がゲッタリング層と称される非晶質（アモルファス）層になるように形成される加工が施された非晶質のシリコンウエーハに対し、波長を変化させながら一定の強度の光を照射して、その戻り光を測定して実効反射率を測定すると、図４において、×印で示すように、波長（横軸で示されている）に応じて、シリコンウエーハが１００％非晶質である場合に特有の実効反射率（縦軸で示されている）の変化を示すことも知られている。

【0027】

そして、図４を参照して、シリコンウエーハが１００％結晶質で形成されている場合と、１００％非結晶質で形成されている場合とを比較すると、照射される光の波長に応じて変化する実効反射率の特性が異なる傾向を示していることが理解される。より具体的に説明すると、照射される光の強度が一定である場合、波長が４００ｎｍ未満の領域では、鏡面加工された１００％結晶質のシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、１００％ゲッタリング層が形成された非晶質のシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより大きくなり、波長が４００ｎｍより大きい領域では、鏡面加工された１００％結晶質のシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、１００％ゲッタリング層が形成された非晶質のシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより小さくなる。

【0028】

そこで、本実施形態においては、上記した図４に基づき理解される特性を利用して、以下に説明する手順により、シリコンウエーハ１０においてゲッタリング層が適正に形成されているか否かを検出する。

【0029】

まず、非晶質層が形成されていない鏡面加工された単結晶シリコンウエーハを用意する。この単結晶シリコンウエーハは、上記した被検出物であるシリコンウエーハ１０と同じ寸法であり、同一のシリコン基板によって構成されたものを用意する。該単結晶シリコンウエーハを、上記したゲッタリング層検出装置１に搬送して、保持手段３のチャックテーブル３５に吸引保持する。次いで、上記した移動手段４を作動して、ゲッタリング層検出手段７の直下に該単結晶シリコンウエーハを位置付ける。次いで、上記したゲッタリング層検出手段７の第一の光学系７０を構成するＬＥＤドライバ７２ａ、７３ａによって、第一の光源７２から照射される第一の波長（３６５ｎｍ）の光Ｌ１の強度と、第二の光源７３から照射される第二の波長（６１７ｎｍ）の光Ｌ２の強度とを調整して一致させておき、第一の光源７２から照射された第一の波長（３６５ｎｍ）の光Ｌ１と、第二の光源７３から照射された第二の波長（６１７ｎｍ）の光Ｌ２とを、照射器７４を構成する第一のファイバカプラ７５によって合波して光Ｌ３を生成すると共に、ファイバ端７６ａからチャックテーブル３５に保持された該単結晶シリコンウエーハに対して照射する。

【0030】

図３に基づき説明したように、チャックテーブル３５に向けて照射された光Ｌ３は、保持手段３に保持された単結晶シリコンウエーハにおいて反射して戻り光Ｌ３’を形成し、該戻り光Ｌ３’が第二のファイバカプラ７６を介して、受光部７７を構成する分光器７７ａに導かれる。分光器７７ａにおいて、戻り光Ｌ３’は、第一の波長の光Ｌ１に対応する第一の戻り光Ｌ１’と、第二の波長の光Ｌ２に対応する第二の戻り光Ｌ２’とに分光されて、第一の受光素子７８ａによって第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ａが検出されると共に、第二の受光素子７８ｂによって第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｂが検出される。そして、検出された光の強度Ａと光の強度Ｂとにより、両者の比率、すなわちＢ／Ａを演算する。本実施形態の手順では、第一の光源７２から照射される第一の波長（３６５ｎｍ）の光Ｌ１の強度と、第二の光源７３から照射される第二の波長（６１７ｎｍ）の光Ｌ２の強度とを一致させていることから、Ｂ／Ａは、図４に示される実効反射率、より具体的には、第一の波長（３６５ｎｍ）の光Ｌ１を照射したときの実効反射率＝０．５８、及び第二の波長（６１７ｎｍ）の光Ｌ２を照射したときの実効反射率＝０．３５の比率と一致する値０．６０が算出される。これが本実施形態の第一の光学系７０において、被検出物であるシリコンウエーハのゲッタリング層比率が０％である場合に検出される第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と、第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）の基準値Ｇ１となる。

【0031】

次いで、全体が非晶質（アモルファス）層とされた非晶質シリコンウエーハを用意する。この非晶質シリコンウエーハは、上記した被検出物であるシリコンウエーハ１０と同じ寸法であり、同一のシリコン基板によって構成されたものを非晶質化したものである。該非晶質シリコンウエーハを保持手段３のチャックテーブル３５に載置して吸引保持し、上記したのと同様にして、第一の光源７２と第二の光源７３とを作動して、第一の波長の光Ｌ１と第二の波長の光Ｌ２とを合波した光Ｌ３を生成すると共に、照射器７４を介して、チャックテーブル３５に保持された該非晶質シリコンウエーハに照射する。

【0032】

該非晶質シリコンウエーハに照射された光Ｌ３は、該非晶質シリコンウエーハにおいて反射して戻り光Ｌ３’を形成し、該戻り光Ｌ３’が、第二のファイバカプラ７６を介して、受光部７７を構成する分光器７７ａに導かれる。分光器７７ａにおいて、第一の波長の光Ｌ１に対応する第一の戻り光Ｌ１’と、第二の波長の光Ｌ２に対応する第二の戻り光Ｌ２’に分光されて、第一の受光素子７７ｂによって第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ｃが検出されると共に、第二の受光素子７７ｃによって第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｄが検出される。そして、検出された光の強度Ｃと光の強度Ｄとにより、Ｄ／Ｃを演算する。上記したのと同様に、本実施形態の手順では、第一の光源７２から照射される第一の波長（３６５ｎｍ）の光Ｌ１の強度と、第二の光源７３から照射される第二の波長（６１７ｎｍ）の光Ｌ２の強度とを一致させていることから、Ｄ／Ｃは、図４に基づき算出される実効反射率（第一の波長の光Ｌ１を照射したときの実効反射率（＝０．４９）と第二の波長の光Ｌ２を照射したときの実効反射率（＝０．３９）の比率と一致する値、より具体的には、０．８０と算出される。これが本実施形態の第一の光学系７０において、被検出物のシリコンウエーハ１０の全体が非晶質であった場合、すなわち、ゲッタリング層比率が１００％である場合に算出される第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と第二の受光素子７８ｂが受光した第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）の基準値Ｇ２となる。

【0033】

次いで、上記の基準値Ｇ１（＝０．６０）と、基準値Ｇ２（＝０．８０）とにより、図５に示すようなゲッタリング層比率マップを生成する。図示のゲッタリング層比率マップは、横軸にゲッタリング層比率（０－１００％）を示すと共に縦軸に第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と第二の受光素子７８ｂが受光した第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率Ｓ２／Ｓ１を示し、上記したゲッタリング層比率が０％である場合のＳ２／Ｓ１の基準値Ｇ１と、ゲッタリング層比率が１００％である場合のＳ２／Ｓ１の基準値Ｇ２とを該ゲッタリング層比率マップにプロットし、該基準値Ｇ１と該基準値Ｇ２とを直線で結んだ関数を形成する。これにより、上記した第一の光学系７０によってＳ２／Ｓ１の値を算出し、図５に示すゲッタリング層比率マップを参照することで、ゲッタリング層比率を検出することが可能になる。

【0034】

ここで、例えば、ゲッタリング層比率の適性値が、１２％～２７％である場合、上記した図５に示すゲッタリング層比率マップに基づけば、ゲッタリング層比率が適性値の下限値である１２％となる場合のＳ２／Ｓ１（＝Ｐ１）は、上記したように生成した直線を示す関数から、０．６２４と演算される。また、ゲッタリング層比率の適性値の上限である２７％となるＳ２／Ｓ１（＝Ｐ２）は、０．６５４と演算される。そして、上記のＰ１＝０．６２４及びＰ２＝０．６５４が、第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と第二の受光素子７８ｂが受光した第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率であるＳ２／Ｓ１の判定値として、上記した制御手段１００に保存される。

【0035】

被検出物となるシリコンウエーハ１０は、事前に図示を省略する研削装置に搬送されて、裏面１０ｂが研削加工されて、所望の厚みに加工されると共に、ゲッタリング層が形成されたものである。このようなシリコンウエーハ１０を上記したゲッタリング層検出装置１に搬送して、チャックテーブル３５に載置して吸引保持する。そして、上記した第一の光学系７０を構成する第一の光源７２と、第二の光源７３とから、第一の波長の光Ｌ１と、第二の波長の光Ｌ２とをチャックテーブル３５に吸引保持されたシリコンウエーハ１０に照射して、第一の受光素子７７ｂによって第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ｓ１を検出すると共に、第二の受光素子７７ｃによって第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｓ２を検出して制御手段１００に伝達する。上記した第一の戻り光Ｌ１’及び第二の戻り光Ｌ２’の強度Ｓ１、Ｓ２が検出されたならば、その比率（Ｓ２／Ｓ１）を制御手段１００において演算する。そして、図５に示すゲッタリング層比率マップを参照し、該比率（Ｓ２／Ｓ１）が、Ｐ１以上Ｐ２以下の範囲にあるか否かを判定する。該比率（Ｓ２／Ｓ１）が、Ｐ１以上Ｐ２以下である場合は、図５から理解されるように、ゲッタリング層比率が１２～２７％にあると判断されることから、ゲッタリング層が適正に形成されていると判定される。また、該比率（Ｓ２／Ｓ１）が、Ｐ１以上Ｐ２以下の範囲にない場合は、ゲッタリング層比率が１２～２７％にでないことから、ゲッタリング層が適正に形成されていないと判定される。

【0036】

なお、上記したように、ゲッタリング層検出手段７によって適正に形成されていないと判定された場合であっても、図５に示すゲッタリング層比率マップを参照することによりゲッタリング層比率が具体的にどの程度形成されているのかが検出されることから、ゲッタリング層を形成する際の加工条件を調整して、適正な加工条件に再設定することができる。

【0037】

上記した判定の手順においては、シリコンウエーハのゲッタリング層比率が０％である場合のＳ２／Ｓ１の基準値Ｇ１と、シリコンウエーハのゲッタリング層比率が１００％である場合のＳ２／Ｓ１の基準値Ｇ２とを演算する際に、予め、第一の光源７２から照射される第一の波長（３６５ｎｍ）の光Ｌ１の強度と、第二の光源７３から照射される第二の波長（６１７ｎｍ）の光Ｌ２の強度とを一致させていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、以下のような別の実施形態の手順によってゲッタリング層比率マップを作成してもよい。

【0038】

まず、非晶質層が形成されていない鏡面加工された単結晶シリコンウエーハを用意し、上記した第一の光学系７０を含むゲッタリング層検出装置１に搬送して、該単結晶シリコンウエーハを保持手段３のチャックテーブル３５に吸引保持する。次いで、上記した移動手段４を作動して、ゲッタリング層検出手段７の直下に該単結晶シリコンウエーハを位置付ける。次いで、上記した第一の光源７２と第二の光源７３とを作動して、第一の光源７２から照射された第一の波長（３６５ｎｍ）の光Ｌ１と、第二の光源７３から照射された第二の波長（６１７ｎｍ）の光Ｌ２とを、照射器７４を構成する第一のファイバカプラ７５によって合波して光Ｌ３を生成すると共に、ファイバ端７６ａからチャックテーブル３５に保持された単結晶シリコンウエーハに対して照射する。

【0039】

上記した単結晶シリコンウエーハに照射された光Ｌ３は、該単結晶シリコンウエーハにおいて反射して戻り光Ｌ３’を形成し、該戻り光Ｌ３’が第二のファイバカプラ７６を介して、受光部７７を構成する分光器７７ａに導かれる。戻り光Ｌ３’は、分光器７７ａにおいて第一の波長の光Ｌ１に対応する第一の戻り光Ｌ１’と、第二の波長の光Ｌ２に対応する第二の戻り光Ｌ２’とに分光されて、第一の受光素子７８ａに導かれて第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ａが検出されると共に、第二の受光素子７８ｂに導かれて第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｂが検出される。

【0040】

ここで、この実施形態では、上記した、第一の受光素子７８ａによって検出される第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ａと、第二の受光素子７８ｂによって検出される第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｂとが一致するように、第一の光源７２のＬＥＤドライバ７２ａと、第二の光源７３のＬＥＤドライバ７３ａを調整する。これにより、第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ａと、第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｂとの比率Ｂ／Ａ＝１として、被検出物であるシリコンウエーハ１０においてゲッタリング層比率が０％である場合に算出される第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と、第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）の基準値であるＧ１を１とする。

【0041】

次いで、全体が非晶質（アモルファス）層とされた非晶質シリコンウエーハを用意し、上記の単結晶シリコンウエーハをチャックテーブル３５から外して、該非晶質シリコンウエーハをチャックテーブル３５に載置して吸引保持する。そして、上記したように単結晶シリコンウエーハに照射して基準値Ｇ１が１となるように調整された第一の光源７２のＬＥＤドライバ７２ａと、第二の光源７３のＬＥＤドライバ７３ａの調整量を維持したまま、第一の光源７２と第二の光源７３とを作動して、第一の波長の光Ｌ１と第二の波長の光Ｌ２とを合波した光Ｌ３を生成すると共に、照射器７４を介して、チャックテーブル３５に保持された非晶質シリコンウエーハに照射する。

【0042】

該非晶質シリコンウエーハに照射された光Ｌ３は、該非晶質シリコンウエーハにおいて反射して戻り光Ｌ３’を形成し、該戻り光Ｌ３’が第二のファイバカプラ７６を介して、受光部７７を構成する分光器７７ａに導かれる。分光器７７ａにおいては、第一の波長の光Ｌ１に対応する第一の戻り光Ｌ１’と、第二の波長の光Ｌ２に対応する第二の戻り光Ｌ２’に分光されて、第一の受光素子７７ｂによって第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ｃが検出されると共に、第二の受光素子７７ｃによって第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｄが検出される。そして、検出された光の強度Ｃと光の強度Ｄとにより、Ｄ／Ｃを演算する。これにより、被検出物であるシリコンウエーハ１０においてゲッタリング層比率が１００％である場合に算出される第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と、第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）の基準値Ｇ２が１．３３として演算される。

【0043】

そして、基準値Ｂ／Ａ＝Ｇ１（＝１）と、基準値Ｄ／Ｃ＝Ｇ２とを、上記した図５に基づき説明したゲッタリング層比率マップにプロットして、該Ｇ１と該Ｇ２とを結ぶ直線の関数を生成して、ゲッタリング層比率が適性値の下限値である１２％となる場合のＳ２／Ｓ１（＝Ｐ１）を演算すると共に、ゲッタリング層比率の適性値の上限である２７％となるＳ２／Ｓ１（＝Ｐ２）を演算する。そして、上記のＰ１及びＰ２を、図５に示すゲッタリング層比率マップにプロットして、制御手段１００に保存する。このようにすることで、ゲッタリング層比率マップを完成させることができる。このようにゲッタリング層比率マップを完成させたならば、被検出物となるシリコンウエーハ１０を保持手段３のチャックテーブル３５に吸引保持し、該シリコンウエーハ１０に光源７１の第一の光源７２と第二の光源７３とから、第一の波長の光Ｌ１と、第二の波長の光Ｌ２とを照射して、第一の受光素子７８ａが受光した第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と、第二の受光素子７８ｂが受光した第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率Ｓ２／Ｓ１を算出する。そして、算出した比率Ｓ２／Ｓ１に基づき、先に説明した実施形態と同様に、ゲッタリング層比率マップを参照することで、シリコンウエーハ１０におけるゲッタリング層比率を検出すると共に、ゲッタリング層が適正に形成されているかを判定することができる。本実施形態によれば、ゲッタリング層比率が０％である場合の第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と第二の受光素子７８ｂが受光した第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）の基準値Ｇ１が１となり、該基準値Ｇ１＝１を基準にして、ゲッタリング層比率を検出し判定することができることから、ゲッタリング層比率の検出結果を、作業者がより容易に理解することができる。

【0044】

さらに、本発明のゲッタリング層検出手段は、図３に示す第一の光学系７０を採用した上記の実施形態には限定されない。以下に示す実施形態では、ゲッタリング層検出手段７における光学系として、図６に示す第二の光学系８０を採用する。

【0045】

図６に示す第二の光学系８０は、光源８１と、光源８１が発する光Ｌ０を上記した保持手段３に保持されたシリコンウエーハに照射する照射器８２と、光Ｌ０がシリコンウエーハで反射した戻り光Ｌ０’を受光する受光部８４とを備えている。

【0046】

光源８１は、広帯域の波長の光Ｌ０（例えば白色光）を照射する光源であり、光Ｌ０は、後述する第一の波長の光と、第一の波長よりも長い波長である第二の波長の光と、第一の波長よりも長く第二の波長よりも短い第三の波長の光を少なくとも含む。光源８１は、例えばハロゲンランプが用いられる。本実施形態における第一の波長は、３００ｎｍ帯域の波長が選択され、第二の波長は、６００ｎｍ帯域の波長が選択され、第三の波長は、鏡面加工された結晶質のシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、ゲッタリング層が形成された非晶質のシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さと略同じとなる４００ｎｍ帯域の波長が選択される。照射器８２は、光源８１から照射される光Ｌ０をチャックテーブル３５に載置され吸引保持される被検出物に導き、該被検出物で反射した戻り光Ｌ０’を受光部８４に導く例えばマルチモードファイバカプラが採用される。該マルチモードファイバカプラのファイバ端には、チャックテーブル３５に吸引保持された被検出物に対して光源８１から照射される光Ｌ０の集光位置の微調整を行うフォーカサー８３が配設されている。

【0047】

受光部８４は、分光器８４ａと、第一の受光素子８４ｂと、第二の受光素子８４ｃと、第三の受光素子８４ｄとを備えている。分光器８４ａは、光源８１が照射する広帯域の光Ｌ０に含まれる第一の波長（例えば３００ｎｍ）の光に対応する戻り光Ｌ１’と、該戻り光Ｌ１’より長い波長の第二の波長（例えば６００ｎｍ）の光Ｌ２に対応する戻り光Ｌ２’と、該第一の波長よりも長く、該第二の波長よりも短い第三の波長（例えば４００ｎｍ）の光に対応する戻り光Ｌ４とに分光する手段であり、例えば回折格子、プリズム等により構成される。第一の受光素子８４ｂは、分光器８４ａによって分光された戻り光Ｌ１’を受光して光の強度を検出し、第二の受光素子８４ｃは、分光器８４ａによって分光された戻り光Ｌ２’を受光して光の強度を検出する。分光器８４ａと、第三の受光素子８４ｄとの間には、ピンホールマスク８４ｅが配設されており、分光器８４ａによって分光された第三の波長の光に対応する戻り光Ｌ４が、該ピンホールマスク８４ｅに形成された微小な孔（ピンホール）を通過し、該ピンホールを通過した後の戻り光Ｌ４’が第三の受光素子８４ｄによって受光されて光の強度が検出される。

【0048】

上記した第二の光学系８０を採用して、チャックテーブル３５に保持されたシリコンウエーハ１０にゲッタリング層が形成されているか否かを検出し、適正なゲッタリング層であるか否かを判定する実施形態について、より具体的に説明する。

【0049】

まず、非晶質層が形成されていない鏡面加工された単結晶シリコンウエーハを用意し、上記した第二の光学系８０を備えたゲッタリング層検出装置１に搬送して、該単結晶シリコンウエーハを保持手段３のチャックテーブル３５に吸引保持する。次いで、上記した移動手段４を作動して、ゲッタリング層検出手段７の直下に該単結晶シリコンウエーハを位置付ける。次いで、上記した第二の光学系８０の光源８１を作動して、光Ｌ０を照射する。該光Ｌ０は、照射器８２を介して、チャックテーブル３５に保持された単結晶シリコンウエーハに対して照射される。ここで、上記した照射器８２に配設されたフォーカサー８３を調整し、ピンホールマスク８４ｅを通過して第三の受光素子８４ｄによって受光される戻り光Ｌ４’の光の強度が最大になるように調整する。これにより、光Ｌ０に含まれる第三の波長の光の集光位置が、該単結晶シリコンウエーハの面に位置付けられると共に、第一の波長の光の集光点位置と、第二の波長の光の集光位置も、該単結晶シリコンウエーハの表面の上下に位置付けられるように調整され、該単結晶シリコンウエーハに照射される第一の波長（３００ｎｍ）の光の強度と、第二の波長（６００ｎｍ）の光の強度とを略一致させることができる。

【0050】

該単結晶シリコンウエーハに照射された光Ｌ０は、該単結晶シリコンウエーハにおいて反射して戻り光Ｌ０’を形成し、該戻り光Ｌ０’が受光部８４を構成する分光器８４ａに導かれる。分光器８４ａにおいて、戻り光Ｌ０’は、第一の波長の光に対応する第一の戻り光Ｌ１’と、第二の波長の光に対応する第二の戻り光Ｌ２’とに分光されて、第一の受光素子８４ｂによって第一の戻り光Ｌ１’の光の強度Ａが検出されると共に、第二の受光素子８４ｃによって第二の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｂが検出される。そして、検出された光の強度Ａと光の強度Ｂとにより、両者の比率、すなわちＢ／Ａを演算する。本実施形態では、第三の波長の光の戻り光Ｌ４を利用して、第三の波長の光の集光位置を上記のように調整していることにより、該単結晶シリコンウエーハに照射される第一の波長（３００ｎｍ）の光の強度と、第二の波長（６００ｎｍ）の光の強度とを略一致させていることから、Ｂ／Ａは、図４に基づき算出される実効反射率、より具体的には、第一の波長（３００ｎｍ）の光を照射したときの実効反射率（＝０．６３）と、第二の波長（６００ｎｍ）の光を照射したときの実効反射率（＝０．３５）との比率と一致する値０．５６が算出される。これが本実施形態において、被検出物であるシリコンウエーハ１０が、ゲッタリング層比率が０％であるシリコンウエーハである場合に算出される第一の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と、第二の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）の基準値Ｇ１となる。

【0051】

次いで、全体が非晶質（アモルファス）層とされた非晶質シリコンウエーハを用意し、該非晶質シリコンウエーハをチャックテーブル３５に載置して吸引保持する。次いで、上記したのと同様にして、光源８１を作動して光Ｌ０を、照射器８２を介して、チャックテーブル３５に保持された非晶質シリコンウエーハに対して照射する。

【0052】

該非晶質シリコンウエーハに照射された光Ｌ０は、該非晶質シリコンウエーハにおいて反射して戻り光Ｌ０’を形成し、該戻り光Ｌ０’が照射器８２を介して、分光器８４ａに導かれる。分光器８４ａにおいて、第一の波長の光に対応する第一の戻り光Ｌ１’と、第二の波長の光に対応する第二の戻り光Ｌ２’に分光されて、第一の受光素子８４ｂによって第一の波長の戻り光Ｌ１’の光の強度Ｃが検出されると共に、第二の受光素子８４ｃによって第二の波長の戻り光Ｌ２’の光の強度Ｄが検出される。そして、検出された光の強度Ｃと光の強度Ｄとにより、Ｄ／Ｃを演算する。上記したのと同様に、Ｄ／Ｃは、図４に基づき算出される第一の波長の光を照射したときの実効反射率（＝０．５３）と第二の波長の光を照射したときの実効反射率（＝０．３９）との比率と一致する０．７４と算出される。これが本実施例の第二の光学系８０において、被検出物のシリコンウエーハ１０の全体が非晶質であった場合、すなわち、ゲッタリング層比率が１００％である場合に算出される第一の波長の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と第二の波長の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率（Ｓ２／Ｓ１）の基準値Ｇ２となる。

【0053】

この実施形態においても、上記した基準値Ｇ１と基準値Ｇ２とを、図５に示すゲッタリング層比率マップにプロットし、該基準値Ｇ１と該基準値Ｇ２とを直線で結び関数を形成する。これにより、先に説明した実施形態と同様に、第二の光学系８０によって第一の波長の戻り光Ｌ１’の光の強さＳ１と第二の波長の戻り光Ｌ２’の光の強さＳ２との比率Ｓ２／Ｓ１の値を算出し、作成したゲッタリング層比率マップを参照することで、被検出物であるシリコンウエーハに形成されたゲッタリング層比率を検出し、適正にゲッタリング層が形成されているか否かを判定することが可能になる。

【0054】

上記した各実施形態によれば、シリコンウエーハの電気抵抗率に影響されることないため、シリコンウエーハの電気抵抗率が１０Ωｃｍ以下であっても、シリコンウエーハに形成されたゲッタリング層が適正か否かを判定することができる。

【0055】

上記したように、本実施形態のゲッタリング層検出装置では、第一の受光素子が受光した光の強さと該第二の受光素子が受光した光の強さとの比率によって、ゲッタリング層が形成されているか否かを判定することになっており、好適には、図５に示すようなゲッタリング層比率マップを使用する。この際、図５から理解されるように、単結晶シリコンウエーハに光を照射した場合の第一の戻り光の光の強度Ａと、第二の戻り光の光の強度Ｂの比率（Ｂ／Ａ）と、非晶質シリコンウエーハに光を照射した場合の第一の戻り光の光の強度Ｃと、第二の戻り光の光の強度Ｄの比率（Ｄ／Ｃ）との差が大きい程、直線の傾きが大きくなり、ゲッタリング層が適切に形成されているか否かの判定がしやすくなる。このためには、図４に示す実効反射率の特性から理解されるように、第一の波長は、鏡面加工された単結晶シリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、１００％ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより大きくなる４００ｎｍ帯域よりも小さい、より具体的には３００ｎｍ帯域で選択され、第二の波長は、鏡面加工された単結晶シリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さが、１００％ゲッタリング層が形成されたシリコンウエーハの面に照射された戻り光の光の強さより小さくなる４００ｎｍよりも大きい、より具体的には６００ｎｍ帯域で選択されることが好ましい。

【符号の説明】

【0056】

１：ゲッタリング層検出装置
２：基台
３：保持手段
３５：チャックテーブル
４：移動手段
４２：Ｘ軸移動手段
４４：Ｙ軸移動手段
５：枠体
７：ゲッタリング層検出手段
７０：第一の光学系
７１：光源
７２：第一の光源
７２ａ：ＬＥＤドライバ
７２ｂ：ファイバ出力ＬＥＤ
７２ｃ：コネクタ
７３：第二の光源
７３ａ：ＬＥＤドライバ
７３ｂ：ファイバ出力ＬＥＤ
７３ｃ：コネクタ
７４：照射器
７５：第一のファイバカプラ
７６：第二のファイバカプラ
７６ａ：ファイバ端
７７：受光部
７７ａ：分光器
７７ｂ：第一の受光素子
７７ｃ：第二の受光素子
８０：第二の光学系
８１：光源
８２：照射器
８３：フォーカサー
８４：受光部
８４ａ：分光器
８４ｂ：第一の受光素子
８４ｃ：第二の受光素子
８４ｄ：第三の受光素子
８４ｅ：ピンホールマスク
１０：シリコンウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２：デバイス
１４：分割予定ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】