蒸着用マスク、ならびにそれを用いる蒸着パターン作製方法、半導体ウェーハ評価用試料の作製方法、半導体ウェーハの評価方法および半導体ウェーハの製造方法
【課題】半導体ウェーハの電気的特性を高精度かつ簡便に評価し得る手段を提供する。
【解決手段】ウエーハ面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスク。少なくとも１つの貫通孔１を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層１を有し、上記マスク層１上に、該マスク層１が有する貫通孔１を塞ぐことなく磁性マスク２を有する。上記蒸着用マスクを使用する蒸着パターン作製方法。前記マスクを使用する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。前記方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。前記評価方法を使用する半導体ウェーハの製造方法。
【解決手段】ウエーハ面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスク。少なくとも１つの貫通孔１を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層１を有し、上記マスク層１上に、該マスク層１が有する貫通孔１を塞ぐことなく磁性マスク２を有する。上記蒸着用マスクを使用する蒸着パターン作製方法。前記マスクを使用する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。前記方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。前記評価方法を使用する半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着パターンを作製するための蒸着用マスクに関する。より詳しくは、半導体ウェーハの任意の位置の電気的特性、特に容量−電圧特性を高精度で測定するために、ウェーハ表面に金属電極を形成するために好適な蒸着用マスクに関するものである。
更に、本発明は、前記マスクを使用する蒸着パターン作製方法、半導体ウェーハ評価用試料の作製方法、半導体ウェーハの評価方法および半導体ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン半導体ウェーハの品質を評価する方法として、金属電極によるショットキー電極を形成し該ショットキー電極の容量―電圧特性を測定することにより、ウェーハの抵抗率を求める方法がある。
【０００３】
ショットキー電極を形成するための方法としては、ウェーハ表面側全面に金属膜を形成し、フォトリソ法により所定の面積を有する電極パターンを作製する方法が知られている。しかし、フォトリソを利用する場合はパターンの露光、洗浄、リンス等の工程が必要であり時間が掛かるという問題がある。
【０００４】
また、ショットキー電極を形成するための方法としては、真空蒸着法と呼ばれる方法も広く使用されている。真空蒸着法は、真空中にて抵抗加熱または電子照射により金属を蒸発させ被蒸着物に該金属膜を堆積させるものである。このときに所定の面積を有する電極を形成するために、通常、所定の面積の孔を有する金属マスクを磁石を利用しウェーハ表面と密着させることが行われている（例えば特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００１−００３１５５号公報
【特許文献２】特開平１１−１５８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に使用される真空蒸着装置は、抵抗加熱法を用いたものや電子ビームを利用したものであり、これらは通常蒸着源は１箇所である。図１に、一般的な真空蒸着装置の概略図を示す。一般に使用される真空蒸着装置は、図１に示すようにウェーハが固定配置される（固定型装置）。固定型装置は、チャンバーを小型化し、真空引きに要する時間を短縮化できるため、作業効率の面で好ましい。しかし、固定型装置では、該蒸着源直下の孔部分は陰が出来ることなく孔面積と同等の電極面積を有する電極を形成可能であるものの、蒸着源から離れた部分、つまりウェーハ外周部分ではマスク厚みによる陰ができる。この点について、以下に図面に基づきさらに説明する。
【０００６】
図２に、蒸着源直下に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ａ））と蒸着源から離れた場所に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ｂ））の蒸着膜形成状態の模式図を示す。図３に、図２（ｂ）に示す態様の孔近傍の拡大模式図を示す。図４に、残存ガスおよび水分の蒸着流への影響の説明図を示す。
図１に示すような蒸着源が一箇所の固定型装置では、抵抗加熱により蒸着源部分が加熱され金属塊が蒸発する。チャンバー内が真空であれば、金属塊の蒸発により発生する蒸着流は殆どが直進し、球状に拡散する。そのため、図２（ａ）に示すように、蒸着源直下では真上から蒸着流が来るため孔の陰はできないのに対し、図２（ｂ）に示すように蒸着源から遠ざかる部分（ウェーハ外周部）では蒸着流が斜めに来るため孔の厚みにより陰ができる。この陰部分の領域では、図３に示すように蒸着流の分子同士の衝突や分子と残留空気分子の衝突が起こり、進行方向が変化した蒸着分子が陰部分に堆積するため、蒸着膜が形成されない部分や厚さが不均一な部分が生じる。また、真空中とは言え、残存するガスや水成分により蒸着流はこれら残留物に当たり飛ぶ方向が変わり陰の部分に蒸着することもある（図４参照）。
一般に、ショットキー電極を形成して半導体ウェーハの電気的特性を評価する方法では、ショットキー接合の容量−電圧特性を測定した後、解析ソフトに電極パターン面積を入力してウェーハの抵抗率を求める。蒸着により形成した電極面積を測定するには、通常、光学的装置（レーザー顕微鏡、CCDカメラ搭載の顕微鏡等）が使用される。しかし、ウェーハ表面と蒸着した部分とのコントラストが無いまたは非常に小さい陰部分となる領域は、電極として作用するにもかかわらず上記測定装置では蒸着部として認識されない可能性が高く、最終的に出力する抵抗率への誤差となることがある。
【０００７】
上記陰部分の領域はマスク厚みが薄くなるほど小さくなる。そこで従来使用されていた金属マスクの厚みを薄くすることにより、上記の問題を解決することが考えられる。しかし、金属材料は薄くなると金属箔状になり、磁石によってウェーハ上に密着載置できなくなる等、マスクとしての取り扱いが困難となる。予めウェーハ表面全面に金属膜を蒸着させフォトリソを利用することで、陰のない所望の面積を有する電極を形成することはできる。しかし、金属マスク使用の場合は蒸着後すぐに電気的測定できるのに対し、フォトリソを利用する場合はパターンの露光、洗浄、リンス等の工程が必要であり時間が掛かる。
【０００８】
また、上記問題を解決するために、チャンバー内に設置したウェーハが回転する機構を備えた真空蒸着装置（回転型装置）を用いることも考えられる。しかし、回転型装置はチャンバーが大型となり真空引きに長時間を要するため作業効率が低下する点が課題であった。また、蒸着源をマスク孔と同数設けて各孔の真上に蒸着源を配置することも考えられるが、蒸着源の個数を増やすと蒸着機の必要電力は該蒸着源増加数の和となるため大掛かりな電気回路変更工事を伴い多額の費用が必要である。また、蒸着源を増やすことで蒸着用金属の消費量も多くなりコストが増大するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、半導体ウェーハの電気的特性を高精度かつ簡便に評価し得る手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の蒸着時の陰の問題を回避するためには、金属マスクの厚みを数十ミクロン程度に薄くすることが考えられる。しかしながら数１０ミクロン程度の厚さの磁性体金属マスクは金属箔様のため、磁石を利用してウェーハ表面に密着させる場合に柔らかすぎてマスク自体が歪み、孔部分とウェーハ表面に歪みによる隙間ができてしまい所望の面積となるような電極を形成することは困難である。また、非磁性体金属マスクは磁石の影響は受けないのでウェーハ表面に載置する場合の取扱いは簡単であるが、非磁性体では磁石を利用してウェーハと密着させることができないため、孔部分とウェーハ表面に隙間ができてしまい所望の面積となるような電極を形成することは困難である。
そこで本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、極薄のマスクをウェーハ表面に戴置する際、上記マスク上に磁性体を載置することで、密着性を維持しつつマスクの薄型化を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、上記目的は、下記手段により達成された。
[１]被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、
少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有し、
上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有することを特徴とする蒸着用マスク。
[２]前記磁性体は、少なくとも１つの貫通孔を有する磁性層であり、前記マスク層が有する貫通孔と磁性層が有する貫通孔が一致または重複することにより開口部が形成される[１]に記載の蒸着用マスク。
[３]磁性層が有する貫通孔の開口は、マスク層が有する貫通孔の開口より大きい[２]に記載の蒸着用マスク。
[４]マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状である[１]〜[３]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[５]マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状である[２]〜[４]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[６]前記磁性体の厚みは、１００μｍ以上１ｍｍ以下である[１]〜[５]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[７]マスク層は、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、銅および樹脂性材料からなる群から選ばれる少なくとも一種からなる層である[１]〜[６]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[８]磁性体は、ＳＵＳ４３０、鉄およびニッケルからなる群から選ばれる少なくとも一種である[２]〜[７]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[９][１]〜[８]のいずれかに記載の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法であって、
前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、
上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置することを特徴とする蒸着パターン作製方法。
[１０]被蒸着面は半導体ウェーハ表面であり、蒸着処理によって半導体ウェーハ表面に金属パターンを形成する[９]に記載の蒸着パターン作製方法。
[１１][１０]に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。
[１２][９]に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、
作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。
[１３]複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも１つの半導体ウェーハを抽出する工程と、
前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含む、半導体ウェーハの製造方法であって、
前記抽出された半導体ウェーハの評価を、[１２]に記載の方法によって行うことを特徴とする、前記方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型の真空チャンバーを有する真空蒸着装置において多額の費用を要する改造をすることなくウェーハ面内任意の位置に繰り返し精度良く電極を形成し、かつ電極厚みに依存した陰部分を小さくすることで面積測定装置での電極面積測定ばらつきを抑えることができる。これにより本発明によれば、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハの品質を高精度かつ簡便に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[蒸着用マスク]
本発明の蒸着用マスクは、被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有し、上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有するものである。
【００１４】
従来マスク材料として使用されていた金属材料は、厚みが数十ミクロンほどになると、金属箔様となる等の理由から磁力等でウェーハ上に密着載置することが困難となる。そのため、マスクとしての取り扱いやすさを考慮すると１００μｍを超える厚みを有することが求められる。しかし、厚みが１００μｍを超えると前述の陰部分の領域に起因する測定精度低下の問題が生じるおそれがある。
そこで本発明では、マスク（マスク層）の厚みを１μｍ以上５０μｍ以下とする。但し、磁性金属材料の場合、上記厚さとなると金属箔様となるためウェーハ表面を覆うように載置できず磁力により密着させることは困難である。非磁性金属材料や樹脂材料は、通常、上記厚さであっても比較的剛直であるか可撓性を示すためウェーハ表面を覆うように搭置すること自体は可能であるものの、磁力により密着させることができない。
そこで本発明では、上記マスク層上に磁性体を配置し、この磁性体の磁力によりマスク層をウェーハ表面と密着させる。これにより、上記の陰部分に起因する測定精度低下を回避し、回転型蒸着装置と比べて作業効率の点で有利な固定型蒸着装置を使用して、高精度での評価が可能な評価用試料を作製することができる。
以下、本発明の蒸着用マスクについて更に詳細に説明する。
【００１５】
本発明の蒸着用マスクは、少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有する。前記マスク層の厚さが１μｍ未満では、取り扱いが困難であり作業性が低下する。厚さが５０μｍを超えると、前述の陰部分に起因する測定誤差が生じるとともに、磁性体と磁石で挟み込むことにより被蒸着面と密着させることが困難となる。前記マスク層の厚さは、好ましくは５〜４５μｍ、より好ましくは１０〜４０μｍの範囲である。
【００１６】
前記マスク層は、金属材料であっても樹脂性材料であってもよい。金属材料は、磁性金属材料であっても非磁性金属材料であってもよいが、磁性金属材料は上記の厚さでは金属箔様となり作業性に劣るため、非磁性金属材料を用いることが好ましい。なお、本発明における「金属」には２種以上の金属の合金も含むものとする。好ましい非磁性金属材料としては、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、銅などを挙げることができる。また、樹脂性材料としては、蒸着処理時の温度でも変質しない耐熱性樹脂を使用することが好ましい。耐熱性を有する樹脂としては、フッ素系樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）、ポリオレフィン樹脂（例えばポリエチレン）、ポリイミド樹脂を挙げることができる。なお、上記耐熱性とは、例えば１００℃以上の温度下でも変形等を起こさないことをいう。
【００１７】
前記マスク層は、少なくとも１つの貫通孔を有する。貫通孔の数は少なくとも１つであり特に限定されるものではなく、被蒸着面の用途等に応じて設定すればよい。貫通孔の大きさは、形成する蒸着パターン１つあたりの大きさとほぼ同じとすればよく、例えば直径１〜３ｍｍ程度とすることができる。後述のテーパー状の開口を有する貫通孔の場合、形成する蒸着パターンの大きさと、マスク層の被蒸着面側表面の貫通孔開口の大きさをほぼ同じとすればよい。
【００１８】
マスク層の貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状とすることもできる。テーパー角度は、蒸着源とパターン形成位置の関係より、パターン形成面と平行な直線と蒸着源とパターン形成位置を結んだ直線とでできる鋭角な角度より小さい角度とすることが好ましい。
【００１９】
本発明の蒸着用マスクは、上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有する。マスク層上への磁性体の配置例を図５に示す。本発明の蒸着用マスクは、図５上図に示すように、マスク層の貫通孔を塞がないようにマスク層上に部分的に磁性体が配置されていてもよく、図５下図に示すようにマスク層と同形状の磁性層（磁性マスク）の２層を積層した二層構造のマスクであってもよい。この場合、二層の貫通孔が一致または重複することにより、蒸着用マスクの開口部が形成される。
【００２０】
以下に、図６を参照し、二層マスクを被蒸着表面に設置する作業フローの一例を、被蒸着物が半導体ウェーハである態様を例にとり説明する。
まずウェーハを、磁石が設置されたウェーハホルダー上に載置する（図６中１）。
次いで、ウェーハ表面全面に蒸着パターンを形成すべき所定の位置に孔１を有する上記厚さのマスク１を戴置する（図６中２）。この状態ではウェーハ表面に対するマスク１の密着性は悪いため所々に隙間がある。孔部分にも隙間があるため隙間部分に蒸着膜が入り込み形成すべき形状に対しいびつとなり正確な面積測定ができない。また蒸着膜が入り込んだ部分は電極として作用するかどうか不明な部分でもある。この隙間を無くすために、さらに上記マスク１の上に磁性マスク２を戴置する（図６中３）。磁性マスク２とウェーハ下部にあるホルダーの磁石による引力のため、マスク１とウェーハ表面との密着性が良くなり、ウェーハ表面とマスク１の隙間は無くなる。これにより、孔部分の隙間も無くなり所望の電極面積を有する電極形成が可能となる。
【００２１】
磁性体は、磁性金属材料であることが好ましい。なお、本発明において「磁性」とは、磁石により引き寄せられる性質をいい、該性質を有する物質を磁性体という。磁性金属材料としては、ＳＵＳ４３０、鉄、ニッケル等が挙げられる。
【００２２】
前記磁性層の厚さは、マスク層と被蒸着面との密着性向上の点からは１００μｍ以上であることが好ましい。厚みの上限は特に限定されるものではないが、作業性の点からは１ｍｍ以下であることが好ましい。前記磁性体の厚さは、好ましくは１００μｍ〜３００μｍの範囲である。
【００２３】
前記磁性層が有する貫通孔は、マスク層上に磁性層が配置されても貫通孔の開口状態が維持されるように、マスクが有する貫通孔と一致または重複していればよいが、マスク層が有する貫通孔の開口より大きいことが好ましい。例えば各開口が円形の場合、磁性層の貫通孔の直径が、マスク層の貫通孔の直径よりも大きいことが好ましい。前述のようにマスク層の貫通孔がテーパー状の場合、マスク層の磁性層側開口と比べて磁性層の貫通孔開口が大きいことが好ましい。より詳しくは、マスク層の孔の磁性層側のエッジと蒸着源を直線で結んだ線を遮らないように磁性層の孔エッジが位置するように、磁性層を配置することが好ましい。更には、マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状であることが、開口を維持した状態で両層を容易に積層できるため好ましい。
【００２４】
前述のように、マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状であることが好ましい。このようなテーパー状の貫通孔を有するマスク層上に磁性層を配置する場合、磁性層の開口も、マスク層と反対の表面に向かって開口が広くなるテーパー状にすることもできる。
【００２５】
前記マスク層および磁性層は、公知のマスク形成法により作製することができる。本発明では磁力により被蒸着物、マスク層および磁性層を固定することができるため、接着剤によりマスク層と磁性体を接着しなくてもよい。後述の実施例で示すように両層に位置合わせ用の孔を設け、被蒸着物を配置するホルダーの位置合わせ部材を上記位置合わせ用孔に差し込むことで位置合わせも可能である。
【００２６】
以上説明した本発明の蒸着用マスクにおいて、前記マスク層および磁性層は、それぞれ単層構造であってもよいが二層以上の積層構造であってもよい。積層構造の場合、含まれる複数の層の材質は必ずしも同じでなくてもよい。積層構造の場合、前述のマスク層の厚さおよび磁性層（磁性体）の厚さは、積層された層の総厚をいうものとする。
【００２７】
[蒸着パターン作製方法]
更に本発明は、本発明の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法に関する。本発明の蒸着パターン作製方法では、前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置する。これにより、マスク層を磁性層と磁石の磁力により被蒸着面と密着させることができ、薄いマスク層を介して被蒸着面上に蒸着パターンを形成することが可能となる。
【００２８】
前記の磁石は、被蒸着物のマスクを配置した面とは反対の面上に配置される。磁石は被蒸着面の一方の面の全面に配置することもでき、部分的に配置することもできる。後述の実施例に示すように被蒸着物を設置するホルダーに磁石設置用の溝を設け、該溝に磁石を配置することが好ましい。配置する磁石の個数、形状、磁力は特に限定されるものではなく、磁力により上記の薄層マスク層を被蒸着面上に固定化できるように適宜設定すればよい。
【００２９】
蒸着処理に使用する蒸着装置としては、通常使用されている真空蒸着装置を何ら制限なく使用することができる。本発明において使用可能な真空蒸着装置としては、図１に一例を示すような抵抗加熱型装置を挙げることができる。このような抵抗加熱型装置では、抵抗加熱により蒸着源部分が加熱され蒸着材料が蒸発して発生した蒸着流が球状に直進し被蒸着物上に堆積することにより蒸着膜が形成される。
【００３０】
先に説明したように蒸着装置には、回転型蒸着装置および固定型蒸着装置があるが、本発明の蒸着パターン作製方法ではいずれも使用可能である。またチャンバー内の蒸着源が１つである装置であっても複数ある装置であってもよい。本発明の蒸着用マスクは、前述のようにマスク層が薄いため、蒸着源が１つの固定型真空蒸着装置を使用する場合でも、マスク厚みに起因する問題を生じることなく蒸着パターンを作製することができる。
【００３１】
蒸着に使用する蒸着源は、目的に応じて選択されるものであり、例えば半導体ウェーハの評価用試料作製のためにウェーハ表面に金属電極を形成する場合は、金、アルミニウム、アンチモン等を用いることができる。また、本発明の蒸着パターン作製方法における蒸着処理条件は、所望の蒸着パターンの厚さやサイズ等を考慮して適宜設定すればよい。
【００３２】
本発明の蒸着パターン作製方法により蒸着パターンを作製する対象は、通常蒸着処理が施される各種表面を挙げることができるが、半導体ウェーハが好適である。半導体ウェーハの詳細は後述する。半導体ウェーハ上に金属パターンを作製することによりショットキー電極を形成し、ショットキー接合の容量−電圧特性から空間電荷密度[（ドナー濃度）−（アクセプター濃度）]を求め、上記空間電荷密度と電極面積からウェーハの抵抗率を求めることができる。電極面積は通常光学的装置により測定される。しかし、先に説明したようにウェーハ厚みに起因して正確な電極面積を求めることが困難な場合、測定誤差が生じ正確な測定値を得ることができない。これに対し、本発明の蒸着用マスクによれば、光学的装置によって正確な電極面積を測定することが可能であり、これによりウェーハの抵抗率を高精度で求めることができる。
【００３３】
蒸着処理後、蒸着用マスク全体を被蒸着面上から除去することにより蒸着パターンが形成された表面を得ることができる。
【００３４】
［半導体ウェーハ評価用試料の作製方法］
更に本発明は、本発明の蒸着用パターン作製方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法に関する。
半導体ウェーハ評価用試料とは、例えば前述のようにショットキー接合の容量−電圧特性から半導体ウェーハの抵抗率を求めるために使用される試料であることができる。金属パターン（金属電極）を作製する半導体ウェーハとしては、シリコンエピタキシャルウェーハ、鏡面研磨ウェーハ等を挙げることができる。形成された半導体ウェーハ評価用試料は、本発明の半導体ウェーハの評価方法に使用することができる。その詳細は後述する。
【００３５】
［半導体ウェーハの評価方法］
本発明の半導体ウェーハの評価方法は、本発明の蒸着パターン作製方法によって半導体ウェーハ上に金属パターンを作製し、作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定するものである。ここで測定される電気的特性としては、半導体ウェーハの抵抗率を挙げることができる。半導体ウェーハの抵抗率は、前述のようにショットキー接合の容量−電圧特性を測定する方法（C-V法）によって求めることができる。蒸着用マスクをウェーハから剥がした後に測定を行うことができる。
【００３６】
［半導体ウェーハの製造方法］
本発明の半導体ウェーハの製造方法は、複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、前記ロットから少なくとも１つの半導体ウェーハを抽出する工程と、前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含み、前記抽出された半導体ウェーハの評価を、本発明の半導体ウェーハの評価方法によって行うものである。
【００３７】
本発明の半導体ウェーハの評価方法によれば、ウェーハの電気的特性を高精度で評価することができる。よって、前記評価によって、目標以上の品質を有することが確認されたシリコンウェーハと同ロットの半導体ウェーハを選択し製品ウェーハとして出荷することにより、高品質な半導体ウェーハを提供することが可能である。なお良品と判定される基準は、ウェーハの用途等に応じてウェーハに求められる物性を考慮して設定することができる。また評価用に抽出するウェーハ数は、少なくとも１つであればよく、２つ以上とすることによって高い信頼性をもって製品出荷を行うことが可能となる。なお半導体ウェーハのロットの準備は公知の方法で行うことができ、１ロットに含まれるウェーハ数は生産性等を考慮して決定すればよい。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明を実施例に基づき更に説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。
【００３９】
[実施例１]
図７に厚み１００μｍの磁性体金属マスク（ＳＵＳ４３０）、厚み４０μｍの非磁性体金属マスク（ＳＵＳ３０４）、ホルダーの平面図を示す。磁性体金属マスクの孔サイズは５ｍｍφ、非磁性体金属マスクの孔サイズは３ｍｍφとした。非磁性体マスクの貫通孔は磁性体マスク側に向かって開口が広くなるテーパー状であり、ウェーハ表面に接する側の厚みは１５μｍであった。ホルダーには磁石を設置するための溝が面内に多数ある。これらの溝に磁石を設置した。磁石を設置した状態でホルダー表面に凹凸が生じないように磁石の厚さは溝深さと略同一とした。なお、配置する磁石の個数や配置位置により磁力の調整が可能である。
被蒸着物であるウェーハ（６インチ、ｎ型、（１００）、抵抗率６Ωｃｍ）を、上記ホルダー上に配置した後、ウェーハ上に上記マスクを配置した。この状態の概略断面図を図８に示す。
その後、上記マスク付きシリコンウェーハをホルダーとともに真空蒸着装置内に配置し蒸着処理を行った。真空蒸着装置として、図１に示す抵抗加熱型（固定型）装置を使用した。抵抗加熱用フィラメントとしてタングステンフィラメント、蒸着金属は金、フィラメントとウェーハ間距離は２０ｃｍとした。蒸着処理後の電極面積をＮＩＫＯＮ製コンフォーカルレーザー顕微鏡ＮＥＸＩＶを用いて、直径方向５点（外周より５ｍｍ、Ｒ／２、中心）の電極面積を測定した。更に、蒸着処理後にマスクを除去し、形成した電極の容量−電圧特性を測定した。解析ソフトに上記コンフォーカルレーザー顕微鏡により測定した電極面積として入力し、抵抗率を求めた。抵抗率測定ごとに金属電極を薬品により剥離除去し、再度電極形成、電極面積測定および抵抗率測定を行う操作を５回繰り返した。容量−電圧測定はアジレント（Agilent）社製４２８４Ａを用いて行い、抵抗率への変換はSEMIの式に従った。電極面積測定の測定ばらつきを図９に、抵抗率値のばらつきを図１０に示す。
【００４０】
[比較例１]
厚さ１００μｍであって、実施例１のマスクと同様の位置に開口を設けた磁性体金属マスクを使用した点以外は実施例１と同様の方法で、電極面積測定の測定ばらつきおよび抵抗率値のばらつきを求めた。電極面積測定の測定ばらつきを図９に、抵抗率値のばらつきを図１０に示す。
【００４１】
図９および図１０は、各点で５回測定を行って得られた平均値と標準偏差より、CV値（相対標準偏差）を計算し、CenterのCV値を１として、他の点のCV値を相対比較した結果を示したものである。値が大きいほどばらつきが大きいことを示す。図９に示すように、実施例１で形成した電極は、どの電極位置においてもばらつきは小さかったのに対し、比較例１で形成した電極では、中心から離れるほどばらつきが大きくなった。これは、ウェーハ中心のほぼ真上に蒸着源が配置されていたため、ウェーハ中心から離れるほど陰部分が多くなったためである。このように電極面積のばらつきは、抵抗率測定における測定誤差の原因となる。そのため、図１０に示すように実施例１における抵抗率測定では、面内の位置による抵抗率のばららつきはほぼなかったのに対し、比較例１による抵抗率測定では、中心から離れるほどばらつきが大きくなった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば半導体ウェーハの品質を高い信頼性をもって評価することができる。また本発明によれば簡便な蒸着装置（蒸着源が１つの固定型蒸着装置）により信頼性の高い評価が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】抵抗加熱型真空蒸着装置の概略図を示す。
【図２】蒸着源直下に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ａ））と蒸着源から離れた場所に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ｂ））の蒸着膜形成状態の模式図を示す。
【図３】図２（ｂ）に示す態様の孔近傍の拡大模式図を示す。
【図４】残存ガスおよび水分の蒸着流への影響の説明図である。
【図５】マスク層上への磁性体の配置例を示す。
【図６】二層マスクを被蒸着表面に設置する作業フローの一例を示す。
【図７】実施例１で使用した磁性体金属マスク、非磁性体金属マスク、ホルダーの平面図を示す。
【図８】実施例１におけるウェーハ、ホルダーおよびマスクの配置状態を示す概略断面図である。
【図９】実施例１および比較例１の電極面積測定のばらつきを示す。
【図１０】実施例１および比較例で測定された抵抗率値ばらつきを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着パターンを作製するための蒸着用マスクに関する。より詳しくは、半導体ウェーハの任意の位置の電気的特性、特に容量−電圧特性を高精度で測定するために、ウェーハ表面に金属電極を形成するために好適な蒸着用マスクに関するものである。
更に、本発明は、前記マスクを使用する蒸着パターン作製方法、半導体ウェーハ評価用試料の作製方法、半導体ウェーハの評価方法および半導体ウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン半導体ウェーハの品質を評価する方法として、金属電極によるショットキー電極を形成し該ショットキー電極の容量―電圧特性を測定することにより、ウェーハの抵抗率を求める方法がある。
【０００３】
ショットキー電極を形成するための方法としては、ウェーハ表面側全面に金属膜を形成し、フォトリソ法により所定の面積を有する電極パターンを作製する方法が知られている。しかし、フォトリソを利用する場合はパターンの露光、洗浄、リンス等の工程が必要であり時間が掛かるという問題がある。
【０００４】
また、ショットキー電極を形成するための方法としては、真空蒸着法と呼ばれる方法も広く使用されている。真空蒸着法は、真空中にて抵抗加熱または電子照射により金属を蒸発させ被蒸着物に該金属膜を堆積させるものである。このときに所定の面積を有する電極を形成するために、通常、所定の面積の孔を有する金属マスクを磁石を利用しウェーハ表面と密着させることが行われている（例えば特許文献１および２参照）。
【特許文献１】特開２００１−００３１５５号公報
【特許文献２】特開平１１−１５８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に使用される真空蒸着装置は、抵抗加熱法を用いたものや電子ビームを利用したものであり、これらは通常蒸着源は１箇所である。図１に、一般的な真空蒸着装置の概略図を示す。一般に使用される真空蒸着装置は、図１に示すようにウェーハが固定配置される（固定型装置）。固定型装置は、チャンバーを小型化し、真空引きに要する時間を短縮化できるため、作業効率の面で好ましい。しかし、固定型装置では、該蒸着源直下の孔部分は陰が出来ることなく孔面積と同等の電極面積を有する電極を形成可能であるものの、蒸着源から離れた部分、つまりウェーハ外周部分ではマスク厚みによる陰ができる。この点について、以下に図面に基づきさらに説明する。
【０００６】
図２に、蒸着源直下に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ａ））と蒸着源から離れた場所に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ｂ））の蒸着膜形成状態の模式図を示す。図３に、図２（ｂ）に示す態様の孔近傍の拡大模式図を示す。図４に、残存ガスおよび水分の蒸着流への影響の説明図を示す。
図１に示すような蒸着源が一箇所の固定型装置では、抵抗加熱により蒸着源部分が加熱され金属塊が蒸発する。チャンバー内が真空であれば、金属塊の蒸発により発生する蒸着流は殆どが直進し、球状に拡散する。そのため、図２（ａ）に示すように、蒸着源直下では真上から蒸着流が来るため孔の陰はできないのに対し、図２（ｂ）に示すように蒸着源から遠ざかる部分（ウェーハ外周部）では蒸着流が斜めに来るため孔の厚みにより陰ができる。この陰部分の領域では、図３に示すように蒸着流の分子同士の衝突や分子と残留空気分子の衝突が起こり、進行方向が変化した蒸着分子が陰部分に堆積するため、蒸着膜が形成されない部分や厚さが不均一な部分が生じる。また、真空中とは言え、残存するガスや水成分により蒸着流はこれら残留物に当たり飛ぶ方向が変わり陰の部分に蒸着することもある（図４参照）。
一般に、ショットキー電極を形成して半導体ウェーハの電気的特性を評価する方法では、ショットキー接合の容量−電圧特性を測定した後、解析ソフトに電極パターン面積を入力してウェーハの抵抗率を求める。蒸着により形成した電極面積を測定するには、通常、光学的装置（レーザー顕微鏡、CCDカメラ搭載の顕微鏡等）が使用される。しかし、ウェーハ表面と蒸着した部分とのコントラストが無いまたは非常に小さい陰部分となる領域は、電極として作用するにもかかわらず上記測定装置では蒸着部として認識されない可能性が高く、最終的に出力する抵抗率への誤差となることがある。
【０００７】
上記陰部分の領域はマスク厚みが薄くなるほど小さくなる。そこで従来使用されていた金属マスクの厚みを薄くすることにより、上記の問題を解決することが考えられる。しかし、金属材料は薄くなると金属箔状になり、磁石によってウェーハ上に密着載置できなくなる等、マスクとしての取り扱いが困難となる。予めウェーハ表面全面に金属膜を蒸着させフォトリソを利用することで、陰のない所望の面積を有する電極を形成することはできる。しかし、金属マスク使用の場合は蒸着後すぐに電気的測定できるのに対し、フォトリソを利用する場合はパターンの露光、洗浄、リンス等の工程が必要であり時間が掛かる。
【０００８】
また、上記問題を解決するために、チャンバー内に設置したウェーハが回転する機構を備えた真空蒸着装置（回転型装置）を用いることも考えられる。しかし、回転型装置はチャンバーが大型となり真空引きに長時間を要するため作業効率が低下する点が課題であった。また、蒸着源をマスク孔と同数設けて各孔の真上に蒸着源を配置することも考えられるが、蒸着源の個数を増やすと蒸着機の必要電力は該蒸着源増加数の和となるため大掛かりな電気回路変更工事を伴い多額の費用が必要である。また、蒸着源を増やすことで蒸着用金属の消費量も多くなりコストが増大するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、半導体ウェーハの電気的特性を高精度かつ簡便に評価し得る手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の蒸着時の陰の問題を回避するためには、金属マスクの厚みを数十ミクロン程度に薄くすることが考えられる。しかしながら数１０ミクロン程度の厚さの磁性体金属マスクは金属箔様のため、磁石を利用してウェーハ表面に密着させる場合に柔らかすぎてマスク自体が歪み、孔部分とウェーハ表面に歪みによる隙間ができてしまい所望の面積となるような電極を形成することは困難である。また、非磁性体金属マスクは磁石の影響は受けないのでウェーハ表面に載置する場合の取扱いは簡単であるが、非磁性体では磁石を利用してウェーハと密着させることができないため、孔部分とウェーハ表面に隙間ができてしまい所望の面積となるような電極を形成することは困難である。
そこで本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、極薄のマスクをウェーハ表面に戴置する際、上記マスク上に磁性体を載置することで、密着性を維持しつつマスクの薄型化を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、上記目的は、下記手段により達成された。
[１]被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、
少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有し、
上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有することを特徴とする蒸着用マスク。
[２]前記磁性体は、少なくとも１つの貫通孔を有する磁性層であり、前記マスク層が有する貫通孔と磁性層が有する貫通孔が一致または重複することにより開口部が形成される[１]に記載の蒸着用マスク。
[３]磁性層が有する貫通孔の開口は、マスク層が有する貫通孔の開口より大きい[２]に記載の蒸着用マスク。
[４]マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状である[１]〜[３]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[５]マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状である[２]〜[４]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[６]前記磁性体の厚みは、１００μｍ以上１ｍｍ以下である[１]〜[５]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[７]マスク層は、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、銅および樹脂性材料からなる群から選ばれる少なくとも一種からなる層である[１]〜[６]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[８]磁性体は、ＳＵＳ４３０、鉄およびニッケルからなる群から選ばれる少なくとも一種である[２]〜[７]のいずれかに記載の蒸着用マスク。
[９][１]〜[８]のいずれかに記載の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法であって、
前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、
上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置することを特徴とする蒸着パターン作製方法。
[１０]被蒸着面は半導体ウェーハ表面であり、蒸着処理によって半導体ウェーハ表面に金属パターンを形成する[９]に記載の蒸着パターン作製方法。
[１１][１０]に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。
[１２][９]に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、
作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。
[１３]複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも１つの半導体ウェーハを抽出する工程と、
前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含む、半導体ウェーハの製造方法であって、
前記抽出された半導体ウェーハの評価を、[１２]に記載の方法によって行うことを特徴とする、前記方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型の真空チャンバーを有する真空蒸着装置において多額の費用を要する改造をすることなくウェーハ面内任意の位置に繰り返し精度良く電極を形成し、かつ電極厚みに依存した陰部分を小さくすることで面積測定装置での電極面積測定ばらつきを抑えることができる。これにより本発明によれば、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハの品質を高精度かつ簡便に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[蒸着用マスク]
本発明の蒸着用マスクは、被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有し、上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有するものである。
【００１４】
従来マスク材料として使用されていた金属材料は、厚みが数十ミクロンほどになると、金属箔様となる等の理由から磁力等でウェーハ上に密着載置することが困難となる。そのため、マスクとしての取り扱いやすさを考慮すると１００μｍを超える厚みを有することが求められる。しかし、厚みが１００μｍを超えると前述の陰部分の領域に起因する測定精度低下の問題が生じるおそれがある。
そこで本発明では、マスク（マスク層）の厚みを１μｍ以上５０μｍ以下とする。但し、磁性金属材料の場合、上記厚さとなると金属箔様となるためウェーハ表面を覆うように載置できず磁力により密着させることは困難である。非磁性金属材料や樹脂材料は、通常、上記厚さであっても比較的剛直であるか可撓性を示すためウェーハ表面を覆うように搭置すること自体は可能であるものの、磁力により密着させることができない。
そこで本発明では、上記マスク層上に磁性体を配置し、この磁性体の磁力によりマスク層をウェーハ表面と密着させる。これにより、上記の陰部分に起因する測定精度低下を回避し、回転型蒸着装置と比べて作業効率の点で有利な固定型蒸着装置を使用して、高精度での評価が可能な評価用試料を作製することができる。
以下、本発明の蒸着用マスクについて更に詳細に説明する。
【００１５】
本発明の蒸着用マスクは、少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有する。前記マスク層の厚さが１μｍ未満では、取り扱いが困難であり作業性が低下する。厚さが５０μｍを超えると、前述の陰部分に起因する測定誤差が生じるとともに、磁性体と磁石で挟み込むことにより被蒸着面と密着させることが困難となる。前記マスク層の厚さは、好ましくは５〜４５μｍ、より好ましくは１０〜４０μｍの範囲である。
【００１６】
前記マスク層は、金属材料であっても樹脂性材料であってもよい。金属材料は、磁性金属材料であっても非磁性金属材料であってもよいが、磁性金属材料は上記の厚さでは金属箔様となり作業性に劣るため、非磁性金属材料を用いることが好ましい。なお、本発明における「金属」には２種以上の金属の合金も含むものとする。好ましい非磁性金属材料としては、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、銅などを挙げることができる。また、樹脂性材料としては、蒸着処理時の温度でも変質しない耐熱性樹脂を使用することが好ましい。耐熱性を有する樹脂としては、フッ素系樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）、ポリオレフィン樹脂（例えばポリエチレン）、ポリイミド樹脂を挙げることができる。なお、上記耐熱性とは、例えば１００℃以上の温度下でも変形等を起こさないことをいう。
【００１７】
前記マスク層は、少なくとも１つの貫通孔を有する。貫通孔の数は少なくとも１つであり特に限定されるものではなく、被蒸着面の用途等に応じて設定すればよい。貫通孔の大きさは、形成する蒸着パターン１つあたりの大きさとほぼ同じとすればよく、例えば直径１〜３ｍｍ程度とすることができる。後述のテーパー状の開口を有する貫通孔の場合、形成する蒸着パターンの大きさと、マスク層の被蒸着面側表面の貫通孔開口の大きさをほぼ同じとすればよい。
【００１８】
マスク層の貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状とすることもできる。テーパー角度は、蒸着源とパターン形成位置の関係より、パターン形成面と平行な直線と蒸着源とパターン形成位置を結んだ直線とでできる鋭角な角度より小さい角度とすることが好ましい。
【００１９】
本発明の蒸着用マスクは、上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有する。マスク層上への磁性体の配置例を図５に示す。本発明の蒸着用マスクは、図５上図に示すように、マスク層の貫通孔を塞がないようにマスク層上に部分的に磁性体が配置されていてもよく、図５下図に示すようにマスク層と同形状の磁性層（磁性マスク）の２層を積層した二層構造のマスクであってもよい。この場合、二層の貫通孔が一致または重複することにより、蒸着用マスクの開口部が形成される。
【００２０】
以下に、図６を参照し、二層マスクを被蒸着表面に設置する作業フローの一例を、被蒸着物が半導体ウェーハである態様を例にとり説明する。
まずウェーハを、磁石が設置されたウェーハホルダー上に載置する（図６中１）。
次いで、ウェーハ表面全面に蒸着パターンを形成すべき所定の位置に孔１を有する上記厚さのマスク１を戴置する（図６中２）。この状態ではウェーハ表面に対するマスク１の密着性は悪いため所々に隙間がある。孔部分にも隙間があるため隙間部分に蒸着膜が入り込み形成すべき形状に対しいびつとなり正確な面積測定ができない。また蒸着膜が入り込んだ部分は電極として作用するかどうか不明な部分でもある。この隙間を無くすために、さらに上記マスク１の上に磁性マスク２を戴置する（図６中３）。磁性マスク２とウェーハ下部にあるホルダーの磁石による引力のため、マスク１とウェーハ表面との密着性が良くなり、ウェーハ表面とマスク１の隙間は無くなる。これにより、孔部分の隙間も無くなり所望の電極面積を有する電極形成が可能となる。
【００２１】
磁性体は、磁性金属材料であることが好ましい。なお、本発明において「磁性」とは、磁石により引き寄せられる性質をいい、該性質を有する物質を磁性体という。磁性金属材料としては、ＳＵＳ４３０、鉄、ニッケル等が挙げられる。
【００２２】
前記磁性層の厚さは、マスク層と被蒸着面との密着性向上の点からは１００μｍ以上であることが好ましい。厚みの上限は特に限定されるものではないが、作業性の点からは１ｍｍ以下であることが好ましい。前記磁性体の厚さは、好ましくは１００μｍ〜３００μｍの範囲である。
【００２３】
前記磁性層が有する貫通孔は、マスク層上に磁性層が配置されても貫通孔の開口状態が維持されるように、マスクが有する貫通孔と一致または重複していればよいが、マスク層が有する貫通孔の開口より大きいことが好ましい。例えば各開口が円形の場合、磁性層の貫通孔の直径が、マスク層の貫通孔の直径よりも大きいことが好ましい。前述のようにマスク層の貫通孔がテーパー状の場合、マスク層の磁性層側開口と比べて磁性層の貫通孔開口が大きいことが好ましい。より詳しくは、マスク層の孔の磁性層側のエッジと蒸着源を直線で結んだ線を遮らないように磁性層の孔エッジが位置するように、磁性層を配置することが好ましい。更には、マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状であることが、開口を維持した状態で両層を容易に積層できるため好ましい。
【００２４】
前述のように、マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状であることが好ましい。このようなテーパー状の貫通孔を有するマスク層上に磁性層を配置する場合、磁性層の開口も、マスク層と反対の表面に向かって開口が広くなるテーパー状にすることもできる。
【００２５】
前記マスク層および磁性層は、公知のマスク形成法により作製することができる。本発明では磁力により被蒸着物、マスク層および磁性層を固定することができるため、接着剤によりマスク層と磁性体を接着しなくてもよい。後述の実施例で示すように両層に位置合わせ用の孔を設け、被蒸着物を配置するホルダーの位置合わせ部材を上記位置合わせ用孔に差し込むことで位置合わせも可能である。
【００２６】
以上説明した本発明の蒸着用マスクにおいて、前記マスク層および磁性層は、それぞれ単層構造であってもよいが二層以上の積層構造であってもよい。積層構造の場合、含まれる複数の層の材質は必ずしも同じでなくてもよい。積層構造の場合、前述のマスク層の厚さおよび磁性層（磁性体）の厚さは、積層された層の総厚をいうものとする。
【００２７】
[蒸着パターン作製方法]
更に本発明は、本発明の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法に関する。本発明の蒸着パターン作製方法では、前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置する。これにより、マスク層を磁性層と磁石の磁力により被蒸着面と密着させることができ、薄いマスク層を介して被蒸着面上に蒸着パターンを形成することが可能となる。
【００２８】
前記の磁石は、被蒸着物のマスクを配置した面とは反対の面上に配置される。磁石は被蒸着面の一方の面の全面に配置することもでき、部分的に配置することもできる。後述の実施例に示すように被蒸着物を設置するホルダーに磁石設置用の溝を設け、該溝に磁石を配置することが好ましい。配置する磁石の個数、形状、磁力は特に限定されるものではなく、磁力により上記の薄層マスク層を被蒸着面上に固定化できるように適宜設定すればよい。
【００２９】
蒸着処理に使用する蒸着装置としては、通常使用されている真空蒸着装置を何ら制限なく使用することができる。本発明において使用可能な真空蒸着装置としては、図１に一例を示すような抵抗加熱型装置を挙げることができる。このような抵抗加熱型装置では、抵抗加熱により蒸着源部分が加熱され蒸着材料が蒸発して発生した蒸着流が球状に直進し被蒸着物上に堆積することにより蒸着膜が形成される。
【００３０】
先に説明したように蒸着装置には、回転型蒸着装置および固定型蒸着装置があるが、本発明の蒸着パターン作製方法ではいずれも使用可能である。またチャンバー内の蒸着源が１つである装置であっても複数ある装置であってもよい。本発明の蒸着用マスクは、前述のようにマスク層が薄いため、蒸着源が１つの固定型真空蒸着装置を使用する場合でも、マスク厚みに起因する問題を生じることなく蒸着パターンを作製することができる。
【００３１】
蒸着に使用する蒸着源は、目的に応じて選択されるものであり、例えば半導体ウェーハの評価用試料作製のためにウェーハ表面に金属電極を形成する場合は、金、アルミニウム、アンチモン等を用いることができる。また、本発明の蒸着パターン作製方法における蒸着処理条件は、所望の蒸着パターンの厚さやサイズ等を考慮して適宜設定すればよい。
【００３２】
本発明の蒸着パターン作製方法により蒸着パターンを作製する対象は、通常蒸着処理が施される各種表面を挙げることができるが、半導体ウェーハが好適である。半導体ウェーハの詳細は後述する。半導体ウェーハ上に金属パターンを作製することによりショットキー電極を形成し、ショットキー接合の容量−電圧特性から空間電荷密度[（ドナー濃度）−（アクセプター濃度）]を求め、上記空間電荷密度と電極面積からウェーハの抵抗率を求めることができる。電極面積は通常光学的装置により測定される。しかし、先に説明したようにウェーハ厚みに起因して正確な電極面積を求めることが困難な場合、測定誤差が生じ正確な測定値を得ることができない。これに対し、本発明の蒸着用マスクによれば、光学的装置によって正確な電極面積を測定することが可能であり、これによりウェーハの抵抗率を高精度で求めることができる。
【００３３】
蒸着処理後、蒸着用マスク全体を被蒸着面上から除去することにより蒸着パターンが形成された表面を得ることができる。
【００３４】
［半導体ウェーハ評価用試料の作製方法］
更に本発明は、本発明の蒸着用パターン作製方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法に関する。
半導体ウェーハ評価用試料とは、例えば前述のようにショットキー接合の容量−電圧特性から半導体ウェーハの抵抗率を求めるために使用される試料であることができる。金属パターン（金属電極）を作製する半導体ウェーハとしては、シリコンエピタキシャルウェーハ、鏡面研磨ウェーハ等を挙げることができる。形成された半導体ウェーハ評価用試料は、本発明の半導体ウェーハの評価方法に使用することができる。その詳細は後述する。
【００３５】
［半導体ウェーハの評価方法］
本発明の半導体ウェーハの評価方法は、本発明の蒸着パターン作製方法によって半導体ウェーハ上に金属パターンを作製し、作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定するものである。ここで測定される電気的特性としては、半導体ウェーハの抵抗率を挙げることができる。半導体ウェーハの抵抗率は、前述のようにショットキー接合の容量−電圧特性を測定する方法（C-V法）によって求めることができる。蒸着用マスクをウェーハから剥がした後に測定を行うことができる。
【００３６】
［半導体ウェーハの製造方法］
本発明の半導体ウェーハの製造方法は、複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、前記ロットから少なくとも１つの半導体ウェーハを抽出する工程と、前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含み、前記抽出された半導体ウェーハの評価を、本発明の半導体ウェーハの評価方法によって行うものである。
【００３７】
本発明の半導体ウェーハの評価方法によれば、ウェーハの電気的特性を高精度で評価することができる。よって、前記評価によって、目標以上の品質を有することが確認されたシリコンウェーハと同ロットの半導体ウェーハを選択し製品ウェーハとして出荷することにより、高品質な半導体ウェーハを提供することが可能である。なお良品と判定される基準は、ウェーハの用途等に応じてウェーハに求められる物性を考慮して設定することができる。また評価用に抽出するウェーハ数は、少なくとも１つであればよく、２つ以上とすることによって高い信頼性をもって製品出荷を行うことが可能となる。なお半導体ウェーハのロットの準備は公知の方法で行うことができ、１ロットに含まれるウェーハ数は生産性等を考慮して決定すればよい。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明を実施例に基づき更に説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。
【００３９】
[実施例１]
図７に厚み１００μｍの磁性体金属マスク（ＳＵＳ４３０）、厚み４０μｍの非磁性体金属マスク（ＳＵＳ３０４）、ホルダーの平面図を示す。磁性体金属マスクの孔サイズは５ｍｍφ、非磁性体金属マスクの孔サイズは３ｍｍφとした。非磁性体マスクの貫通孔は磁性体マスク側に向かって開口が広くなるテーパー状であり、ウェーハ表面に接する側の厚みは１５μｍであった。ホルダーには磁石を設置するための溝が面内に多数ある。これらの溝に磁石を設置した。磁石を設置した状態でホルダー表面に凹凸が生じないように磁石の厚さは溝深さと略同一とした。なお、配置する磁石の個数や配置位置により磁力の調整が可能である。
被蒸着物であるウェーハ（６インチ、ｎ型、（１００）、抵抗率６Ωｃｍ）を、上記ホルダー上に配置した後、ウェーハ上に上記マスクを配置した。この状態の概略断面図を図８に示す。
その後、上記マスク付きシリコンウェーハをホルダーとともに真空蒸着装置内に配置し蒸着処理を行った。真空蒸着装置として、図１に示す抵抗加熱型（固定型）装置を使用した。抵抗加熱用フィラメントとしてタングステンフィラメント、蒸着金属は金、フィラメントとウェーハ間距離は２０ｃｍとした。蒸着処理後の電極面積をＮＩＫＯＮ製コンフォーカルレーザー顕微鏡ＮＥＸＩＶを用いて、直径方向５点（外周より５ｍｍ、Ｒ／２、中心）の電極面積を測定した。更に、蒸着処理後にマスクを除去し、形成した電極の容量−電圧特性を測定した。解析ソフトに上記コンフォーカルレーザー顕微鏡により測定した電極面積として入力し、抵抗率を求めた。抵抗率測定ごとに金属電極を薬品により剥離除去し、再度電極形成、電極面積測定および抵抗率測定を行う操作を５回繰り返した。容量−電圧測定はアジレント（Agilent）社製４２８４Ａを用いて行い、抵抗率への変換はSEMIの式に従った。電極面積測定の測定ばらつきを図９に、抵抗率値のばらつきを図１０に示す。
【００４０】
[比較例１]
厚さ１００μｍであって、実施例１のマスクと同様の位置に開口を設けた磁性体金属マスクを使用した点以外は実施例１と同様の方法で、電極面積測定の測定ばらつきおよび抵抗率値のばらつきを求めた。電極面積測定の測定ばらつきを図９に、抵抗率値のばらつきを図１０に示す。
【００４１】
図９および図１０は、各点で５回測定を行って得られた平均値と標準偏差より、CV値（相対標準偏差）を計算し、CenterのCV値を１として、他の点のCV値を相対比較した結果を示したものである。値が大きいほどばらつきが大きいことを示す。図９に示すように、実施例１で形成した電極は、どの電極位置においてもばらつきは小さかったのに対し、比較例１で形成した電極では、中心から離れるほどばらつきが大きくなった。これは、ウェーハ中心のほぼ真上に蒸着源が配置されていたため、ウェーハ中心から離れるほど陰部分が多くなったためである。このように電極面積のばらつきは、抵抗率測定における測定誤差の原因となる。そのため、図１０に示すように実施例１における抵抗率測定では、面内の位置による抵抗率のばららつきはほぼなかったのに対し、比較例１による抵抗率測定では、中心から離れるほどばらつきが大きくなった。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば半導体ウェーハの品質を高い信頼性をもって評価することができる。また本発明によれば簡便な蒸着装置（蒸着源が１つの固定型蒸着装置）により信頼性の高い評価が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】抵抗加熱型真空蒸着装置の概略図を示す。
【図２】蒸着源直下に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ａ））と蒸着源から離れた場所に位置するマスク開口部に蒸着膜を形成する場合（図２（ｂ））の蒸着膜形成状態の模式図を示す。
【図３】図２（ｂ）に示す態様の孔近傍の拡大模式図を示す。
【図４】残存ガスおよび水分の蒸着流への影響の説明図である。
【図５】マスク層上への磁性体の配置例を示す。
【図６】二層マスクを被蒸着表面に設置する作業フローの一例を示す。
【図７】実施例１で使用した磁性体金属マスク、非磁性体金属マスク、ホルダーの平面図を示す。
【図８】実施例１におけるウェーハ、ホルダーおよびマスクの配置状態を示す概略断面図である。
【図９】実施例１および比較例１の電極面積測定のばらつきを示す。
【図１０】実施例１および比較例で測定された抵抗率値ばらつきを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、
少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有し、
上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有することを特徴とする蒸着用マスク。
【請求項２】
前記磁性体は、少なくとも１つの貫通孔を有する磁性層であり、前記マスク層が有する貫通孔と磁性層が有する貫通孔が一致または重複することにより開口部が形成される請求項１に記載の蒸着用マスク。
【請求項３】
磁性層が有する貫通孔の開口は、マスク層が有する貫通孔の開口より大きい請求項２に記載の蒸着用マスク。
【請求項４】
マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項５】
マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状である請求項２〜４のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項６】
前記磁性体の厚みは、１００μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項７】
マスク層は、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、銅および樹脂性材料からなる群から選ばれる少なくとも一種からなる層である請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項８】
磁性体は、ＳＵＳ４３０、鉄およびニッケルからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法であって、
前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、
上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置することを特徴とする蒸着パターン作製方法。
【請求項１０】
被蒸着面は半導体ウェーハ表面であり、蒸着処理によって半導体ウェーハ表面に金属パターンを形成する請求項９に記載の蒸着パターン作製方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、
作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。
【請求項１３】
複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも１つの半導体ウェーハを抽出する工程と、
前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含む、半導体ウェーハの製造方法であって、
前記抽出された半導体ウェーハの評価を、請求項１２に記載の方法によって行うことを特徴とする、前記方法。
【請求項１】
被蒸着面上に蒸着パターンを形成するための蒸着用マスクであって、
少なくとも１つの貫通孔を有する厚みが１μｍ以上５０μｍ以下のマスク層を有し、
上記マスク層上に、該マスク層が有する貫通孔を塞ぐことなく磁性体を有することを特徴とする蒸着用マスク。
【請求項２】
前記磁性体は、少なくとも１つの貫通孔を有する磁性層であり、前記マスク層が有する貫通孔と磁性層が有する貫通孔が一致または重複することにより開口部が形成される請求項１に記載の蒸着用マスク。
【請求項３】
磁性層が有する貫通孔の開口は、マスク層が有する貫通孔の開口より大きい請求項２に記載の蒸着用マスク。
【請求項４】
マスク層が有する貫通孔は、磁性体側の表面に向かって開口が広くなるテーパー状である請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項５】
マスク層が有する貫通孔の開口と磁性層が有する貫通孔の開口は同心円状である請求項２〜４のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項６】
前記磁性体の厚みは、１００μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項７】
マスク層は、ＳＵＳ３０４、アルミニウム、銅および樹脂性材料からなる群から選ばれる少なくとも一種からなる層である請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項８】
磁性体は、ＳＵＳ４３０、鉄およびニッケルからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸着用マスク。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸着用マスクを被蒸着物の被蒸着面上に配置した後、被蒸着面に蒸着処理を施す蒸着パターン作製方法であって、
前記マスクを、被蒸着面とマスク層表面とが対向するように被蒸着物上に配置し、かつ、
上記マスクを配置した面とは反対の面上に磁石を配置することを特徴とする蒸着パターン作製方法。
【請求項１０】
被蒸着面は半導体ウェーハ表面であり、蒸着処理によって半導体ウェーハ表面に金属パターンを形成する請求項９に記載の蒸着パターン作製方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製する半導体ウェーハ評価用試料の作製方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法によって半導体ウェーハ表面上に金属パターンを作製し、
作製された金属パターンを介して半導体ウェーハの電気的特性を測定する半導体ウェーハの評価方法。
【請求項１３】
複数の半導体ウェーハからなる半導体ウェーハのロットを準備する工程と、
前記ロットから少なくとも１つの半導体ウェーハを抽出する工程と、
前記抽出された半導体ウェーハの品質を評価する工程と、
前記評価により良品と判定された半導体ウェーハと同一ロット内の他の半導体ウェーハを製品ウェーハとして出荷することを含む、半導体ウェーハの製造方法であって、
前記抽出された半導体ウェーハの評価を、請求項１２に記載の方法によって行うことを特徴とする、前記方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２４９７０６（Ｐ２００９−２４９７０６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１００９２５（Ｐ２００８−１００９２５）
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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