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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Messen einer Tiefe einer mechanischen Beschädigung an einem Wafer.
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Hintergrundtechnik
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Im Allgemeinen können Wafer-Herstellungsverfahren mechanische Oberflächenbehandlungsverfahren, wie etwa Rohblockschleifen, Rohblock-in-Scheiben-Schneiden oder Läppen umfassen.
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Die Oberflächen von Wafern können aufgrund dieser mechanischen Oberflächenbehandlungsverfahren mechanisch beschädigt werden. Der mechanische Schaden an den Wafern kann bei der Nachbearbeitung, wie etwa beim Schleifen oder Ätzen, durch Schleifen oder Ätzen der Wafer beseitigt werden.
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Die Menge des Wafers, die bei der Nachbearbeitung entfernt werden soll, kann entsprechend der Tiefe der mechanischen Beschädigung daran bestimmt werden. Zu diesem Zweck muss die Messung zur Bestimmung der Tiefe der mechanischen Beschädigung an dem Wafer der Entfernung vorausgehen.
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Das Verfahren zum Messen der Tiefe der mechanischen Beschädigung an dem Wafer kann ein Verfahren unter Verwendung von Ätzen oder Polieren, ein Verfahren unter Verwendung von Röntgenspektrografen, ein Verfahren unter Verwendung von Raman-Spektroskopie, ein Verfahren unter Verwendung von Fotolumineszenz oder ähnliches umfassen.
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Da das Verfahren unter Verwendung von Ätzen oder Polieren ein destruktives Verfahren ist, kann es eine lange Zeit brauchen, um den Wafer zu polieren und Wärme zu behandeln. Außerdem kann das Verfahren unter Verwendung von Röntgenspektrografen lediglich bestimmen, ob der Wafer beschädigt ist oder nicht, und kann das Ausmaß der Beschädigung an dem Wafer nur in einer qualitativen Weise bestimmen. Außerdem ist es für das Verfahren unter Verwendung von Raman-Spektroskopie und das Verfahren unter Verwendung von Fotolumineszenz unmöglich, die Tiefe einer Beschädigung an dem Wafer zu messen.
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Weiterhin offenbart die Druckschrift
DE 693 14 296 T2 ein Verfahren zur Bestimmung eines Spannungsprofils einer ionenimplantierten Probe oder die Stärken bzw. Fehlanpassung der Kristallgitter zwischen Schichteneiner Mehrschichtprobe, unter Anwendung von Röntgenanalyseverfahren.
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Die Druckschrift
JP 2010 - 249 784 A offenbart eine Schichtdicken- und Zusammensetzungsanalyse eines dünnen Films unter Anwendung von Röntgenanalyseverfahren.
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Offenbarung
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Technisches Problem
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Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum genauen Messen einer Tiefe einer mechanischen Beschädigung an einem Wafer unter Verwendung eines nicht destruktiven Verfahrens bereit.
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Technische Lösung
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Messung einer Tiefe einer Beschädigung an einem Wafer das Erfassen einer ersten Rocking Curve für einen hergestellten Wafer unter Verwendung einer Röntgenstrahlbeugungsvorrichtung, das Festlegen eines Röntgenstrahleinfallswinkelbereichs mit einer höheren Intensität als ein Referenzpegel in der ersten Rocking Curve, das Berechnen eines Zwischenebenenabstands für den festgelegten Röntgenstrahleinfallswinkel, das Berechnen von Verspannungswerten des Wafers unter Verwendung des berechneten Zwischenebenenabstands und das Extrahieren von berechneten Verspannungswerten, das Modellieren einer Dicke gemäß einem Beschädigungsgrad an dem Wafer basierend auf einer Intensität eines Röntgenbeugungsstrahls entsprechend jedem der extrahierten Verspannungswerte, das Erfassen einer zweiten Rocking Curve basierend auf dem festgelegten Röntgenstrahleinfallswinkelbereich, dem berechneten Zwischenebenenabstand, den extrahierten Verspannungswerten und der modellierten Dicke, das Abgleichen der zweiten Rocking Curve mit der ersten Rocking Curve durch Ändern des Röntgenstrahleinfallswinkelbereichs und/oder des Zwischenebenenabstands und/oder der extrahierten Verspannungswerte und/oder der modellierten Dicke und das Berechnen einer Tiefe der Beschädigung an dem Wafer basierend auf dem abgeglichenen Ergebnis.
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Das Erfassen der ersten Rocking Curve umfasst das Festlegen von Punkten auf dem Wafer für dessen kristalline Auswertung, das Erfassen von Röntgen-Rocking Curves an den festgelegten Punkten auf dem Wafer und das Vergleichen von FWHMs (Halbwertsbreiten) der Röntgen-Rocking Curves an den festgelegten Punkten auf dem Wafer, um die erste Rocking Curve gemäß dem Vergleichsergebnis zu erfassen.
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Aus den Röntgen-Rocking Curves wird die Röntgen-Rocking Curve mit der größten Halbwertsbreite als die erste Rocking Curve ausgewählt.
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Jeder der Verspannungswerte des Wafers ist ein Verhältnis zwischen einem abgeleiteten Zwischenebenenabstand und einem Zwischenebenenreferenzabstand, der Zwischenebenenreferenzabstand ist ein Zwischenebenenabstand, der dem größten Intensitätswert des Beugungsstrahls in der ersten Rocking Curve entspricht, und der abgeleitete Zwischenebenenabstand ist eine Differenz zwischen dem Zwischenebenenabstand, der beim Berechnen eines Zwischenebenenabstands berechnet wird, und dem Zwischenebenenreferenzabstand.
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Die Intensität des Beugungsstrahls, bei der die erste Rocking Curve gesättigt ist, kann als der Referenzpegel festgelegt werden.
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Beim Extrahieren der Verspannungswerte können die Verspannungswerte ausgehend von dem höchsten Wert der berechneten Verspannungswerte extrahiert werden.
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Das Modellieren einer Dicke gemäß einem Grad der Beschädigung an dem Wafer kann das Erfassen der Intensität des Röntgenbeugungsstrahls entsprechend jedem der extrahierten Verspannungswerte und das Modellieren der Dicke gemäß dem Beschädigungsgrad an dem Wafer im Verhältnis zu der erfassten Intensität des Röntgenbeugungsstrahls umfassen.
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Nach einer alternativen Ausführung der Erfindung umfasst das Modellieren einer Dicke gemäß einem Beschädigungsgrad an dem Wafer das Unterteilen des Wafers in dessen Tiefenrichtung gemäß dem Beschädigungsgrad daran in mehrere Abschnitte, das Erfassen der Intensität des Röntgenbeugungsstrahls entsprechend jedem der extrahierten Verspannungswerte und das Festlegen einer Dicke in jedem der Abschnitte im Verhältnis zu der erfassten Intensität des Röntgenbeugungsstrahls.
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Beim Erfassen einer ersten Rocking Curve kann der Wafer ein Halbleiterwafer sein, der durch In-Scheiben-Schneiden eines Ein-Kristall-Rohblocks erhalten wird, oder ein Wafer sein, der durch Durchführen von Läppen und/oder Schleifen und/oder Polieren auf einer Oberfläche des Halbleiterwafers erhalten wird.
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Beim Abgleich der zweiten Rocking Curve mit der ersten Rocking Curve kann die zweite Rocking Curve mit der ersten Rocking Curve abgeglichen werden, indem die in jedem der Abschnitte festgelegte Dicke eingestellt wird.
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Beim Berechnen einer Beschädigungstiefe an dem Wafer können alle der eingestellten Dicken in den Abschnitten addiert werden, um die Beschädigungstiefe an dem Wafer gemäß dem addierten Ergebnis zu berechnen.
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Die Punkte auf dem Wafer für dessen kristalline Auswertung können einen Mittelpunkt auf dem Wafer, einen Randpunkt auf dem Wafer und einen Punkt, der sich auf halbem Weg entlang eines Radius des Wafers befindet, umfassen.
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Die Punkte auf dem Wafer für dessen kristalline Auswertung können derart angeordnet sein, dass sie radial voneinander beabstandet sind.
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Messen einer Beschädigungstiefe an einem Wafer das Herstellen eines Wafers, das Erfassen einer ersten Rocking Curve für den Wafer unter Verwendung einer Röntgenstrahlbeugungsvorrichtung, das Modellieren einer Dicke gemäß einem Beschädigungsgrad an dem Wafer basierend auf der ersten Rocking Curve, das Erfassen einer zweiten Rocking Curve gemäß einem Ergebnis der Durchführung einer Computersimulation basierend auf dem Ergebnis der Modellierung, das Abgleichen der zweiten Rocking Curve mit der ersten Rocking Curve und das Berechnen einer Beschädigungstiefe an dem Wafer basierend auf dem abgeglichenen Ergebnis.
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Das Modellieren einer Dicke gemäß einem Beschädigungsgrad an dem Wafer umfasst das Festlegen einer Intensität eines Beugungsstrahls, bei dem die erste Rocking Curve gesättigt ist, als einen Referenzpegel, das Festlegen eines Röntgenstrahleinfallswinkelbereichs mit einer höheren Intensität als der Referenzpegel, das Berechnen eines Zwischenebenenabstands für den festgelegten Röntgenstrahleinfallswinkel unter Verwendung des Braggschen Gesetztes, das Berechnen von Verspannungswerten des Wafers unter Verwendung des berechneten Zwischenebenenabstands, das Extrahieren von Verspannungswerten ausgehend von dem höchsten Wert der berechneten Verspannungswerte und das Modellieren der Dicke gemäß dem Beschädigungsgrad an dem Wafer basierend auf einer Intensität eines Röntgenbeugungsstrahls, die jedem der extrahierten Verspannungswerte entspricht.
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Das Erfassen einer ersten Rocking Curve kann das Erfassen von Röntgen-Rocking Curves jeweils an einem Mittelpunkt auf dem Wafer, einem Randpunkt auf dem Wafer und einem Punkt, der sich auf halbem Weg entlang eines Radius des Wafers befindet, und das Vergleichen von FWHMs (Halbwertsbreiten) der erfassten Röntgen-Rocking Curves, während eine mit der größten FWHM aus den erfassten Röntgen-Rocking Curves als die erste Rocking Curve ausgewählt wird, umfassen.
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Jeder der Verspannungswerte des Wafers kann ein Verhältnis zwischen einem abgeleiteten Zwischenebenenabstand und einem Zwischenebenenreferenzabstand sein, der Zwischenebenenreferenzabstand kann ein Zwischenebenenabstand sein, der dem größten Intensitätswert des Beugungsstrahls in der ersten Rocking Curve entspricht, und der abgeleitete Zwischenebenenabstand kann eine Differenz zwischen dem Zwischenebenenabstand, der beim Berechnen eines Zwischenebenenabstands berechnet wird, und dem Zwischenebenenreferenzabstand sein.
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Das Modellieren einer Dicke gemäß einem Beschädigungsgrad an dem Wafer kann das Unterteilen des Wafers in mehrere Abschnitte in seiner Tiefenrichtung gemäß dem Beschädigungsgrad daran, das Erfassen der Intensität des Röntgenbeugungsstrahls entsprechend jedem der extrahierten Verspannungswerte und das Festlegen einer Dicke in jedem der Abschnitte im Verhältnis zu der erfassten Intensität des Röntgenbeugungsstrahls umfassen.
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Beim Erfassen einer zweiten Rocking Curve kann die zweite Rocking Curve basierend auf dem festgelegten Röntgenstrahleinfallswinkel, dem für den festgelegten Röntgenstrahleinfallswinkel berechneten Zwischenebenenabstand, den extrahierten Verspannungswerten und der modellierten Dicke erfasst werden.
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Bei dem Abgleich der zweiten Rocking Curve mit der ersten Rocking Curve kann die zweite Rocking Curve mit der ersten Rocking Curve abgeglichen werden, indem die in jedem der Abschnitte festgelegte Dicke eingestellt wird.
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Vorteilhafte Ergebnisse
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Ausführungsformen können eine Tiefe einer mechanischen Beschädigung an einem Wafer unter Verwendung eines nicht destruktiven Verfahrens genau messen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erfassen einer mechanischen Beschädigung an einem Wafer gemäß einer Ausführungsform darstellt.
- 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für das Verfahren der kristallinen Auswertung des Wafers darstellt.
- 3 ist ein Diagramm, das Röntgen-Rocking Curves an vorgegebenen Punkten auf dem Wafer darstellt.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den in 1 dargestellten Modellierschritt darstellt.
- 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine erste Rocking Curve zur Erklärung des in 4 dargestellten Modellierschritts darstellt.
- 6 ist ein Diagramm zur Erklärung des in 4 dargestellten Modellierens des Grads der mechanischen Beschädigung an dem Wafer.
- 7A bis 7D sind Diagramme, die den tatsächlichen Wert der ersten Rocking Curve und das Verfahren zum Abgleichen einer zweiten Rocking Curve damit basierend auf dem simulierten Ergebnis gemäß der Ausführungsform darstellen
- 8 ist ein Diagramm, das eine gemäß einem Verfahren unter Verwendung von Ätzen und Polieren und einem Verfahren der Ausführungsform gemessene Beschädigungstiefe darstellt.
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Beste Betriebsart
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Nun wird im Detail Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung genommen, wofür Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt werden. Es versteht sich, dass, wenn auf eine Schicht (einen Film), einen Bereich, ein Muster oder ein Element als „auf“ oder „unter“ einer anderen Schicht (einem Film), einem Bereich, einem Muster oder einem Element Bezug genommen wird, er/sie/es direkt auf/unter der Schicht (dem Film), dem Bereich, dem Muster oder Element sein kann und ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente ebenfalls vorhanden sein können. Wenn auf ein Element als „auf“ oder „unter“ Bezug genommen wird, kann basierend auf dem Element „unter dem Element“ ebenso wie „auf dem Element“ enthalten sein.
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In den Zeichnungen ist die Größe jeder Schicht übertrieben, weggelassen oder der Einfachheit der Beschreibung und der Deutlichkeit halber schematisch dargestellt. Auch spiegelt die Größe jedes Bestandteilelements dessen tatsächliche Größe nicht vollkommen wieder. Außerdem werden die gleichen Bezugszahlen über die Zeichnungen hinweg verwendet, um auf die gleichen oder ähnliche Teile Bezug zu nehmen. Hier nachstehend wird ein Verfahren zum Messen einer mechanischen Beschädigung an einem Wafer gemäß Ausführungsformen unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erfassen einer mechanischen Beschädigung an einem Wafer gemäß einer Ausführungsform darstellt.
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Bezugnehmend auf 1 stellt das Verfahren zuerst einen Wafer zum Detektieren eines mechanischen Schadens daran her (S110).
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In diesem Fall kann der hergestellte Wafer ein Halbleiterwafer sein, der durch Züchten eines Ein-Kristall-Rohblocks und Durchführen von Rohblock-Schleif-, Abschneide- und In-Scheiben-Schneid-Verfahren an dem gewachsenen Ein-Kristall-Rohblock erhalten wird. Zum Beispiel kann der Halbleiterwafer Ein-Kristall-Wafer, wie etwa Saphierwafer, umfassen.
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Außerdem kann der hergestellte Wafer ein Wafer sein, der durch Durchführen von Läpp- und/oder Schleif- und/oder Ätz- und/oder Polierverfahren auf der Oberfläche des Halbleiterwafers erhalten wird.
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Als nächstes erfasst das Verfahren eine erste Rocking Curve für den hergestellten Wafer unter Verwendung einer Röntgenstrahlbeugungsvorrichtung (S120).
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Zum Beispiel kann die erste Rocking Curve basierend auf dem Ergebnis der kristallinen Auswertung erfasst werden, die an dem hergestellten Wafer durchgeführt wird.
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Zum Beispiel wird die kristalline Auswertung an vorgegebenen Punkten auf dem hergestellten Wafer an verschiedenen Positionen von diesem durchgeführt, und ein Punkt auf dem Wafer mit der geringsten Kristallinität kann basierend auf dem Ergebnis der Auswertung ausgewählt werden.
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Die Röntgen-Rocking Curve an dem ausgewählten Punkt auf dem Wafer mit der geringsten Kristallinität kann als die erste Rocking Curve ausgewählt werden.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für das Verfahren für die kristalline Auswertung des Wafers darstellt.
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Bezug nehmend auf 2 legt das Verfahren zuerst Punkte auf dem Wafer für dessen kristalline Auswertung fest (S210).
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Zum Beispiel können die vorgegebenen Punkte auf dem Wafer für dessen kristalline Auswertung ein Mittelpunkt, ein Randpunkt und ein Punkt, der sich auf halbem Weg entlang eines Radius des Wafers befindet, sein, aber die Anzahl und Positionen der vorgegebenen Punkte sind nicht darauf beschränkt. Alternativ können die vorgegebenen Punkte radial voneinander beabstandet sein.
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Als nächstes erfasst das Verfahren eine Röntgen-Rocking Curve an jedem der vorgegebenen Punkte unter Verwendung der Röntgenstrahlbeugungsvorrichtung (S220).
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Wenn irgendein Kristall mit Röntgenstrahlung bestrahlt wird, kann der Beugungswinkel des Röntgenstrahls durch das Braggsche Gesetz bestimmt werden. Wenn der Kristall in diesem Fall absolut perfekt ist, kann die Intensität des Röntgenbeugungsstrahls als eine einzelne Linie ausgedrückt werden.
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Wenn der Kristall andererseits einen Defekt, z.B. einen Defekt in der Form eines Punkts, einer Linie, einer Oberfläche oder eines Volumens darin hat, kann die Intensität des Röntgenbeugungsstrahls als eine Gaußsche Verteilungskurve anstelle einer einzelnen Linie ausgedrückt werden. Auf die Gaußsche Kurve kann als die Röntgen-Rocking Curve Bezug genommen werden.
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3 ist ein Diagramm, das Röntgen-Rocking Curves an den vorgegebenen Punkten auf dem Wafer darstellt.
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Die x-Achse bezieht sich auf einen Röntgenstrahleinfallswinkel und die y-Achse bezieht sich auf die Intensität eines Röntgenbeugungsstrahls. g1 kann sich auf eine Röntgen-Rocking Curve an dem Mittelpunkt auf dem Wafer beziehen (auf den hier nachstehend als ein „erster Punkt“ Bezug genommen wird), g2 kann sich auf eine Röntgen-Rocking Curve an dem Punkt beziehen, der sich auf halbem Weg entlang des Radius des Wafers befindet (auf den hier nachstehend als ein „zweiter Punkt“ Bezug genommen wird), und g3 kann sich auf eine Röntgen-Rocking Curve an dem Randpunkt auf dem Wafer beziehen (auf den hier nachstehend als ein „dritter Punkt“ Bezug genommen wird).
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Bezug nehmend auf 3 ist zu sehen, dass die Röntgen-Rocking Curves g1, g2 und g3 an den ersten bis dritten Punkten Gauß-Kurven sind, und an jedem der ersten bis dritten Punkte ein Kristalldefekt vorhanden ist.
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Als nächstes wählt das Verfahren durch Vergleichen der FWHMs (Halbwertsbreiten) der Röntgen-Rocking Curves g1, g2 und g3 an den vorgegebenen Punkten einen Punkt auf dem Wafer mit der geringsten Kristallinität oder einen Punkt auf dem Wafer mit der schlechtesten Kristallinität aus (S230). Hier ist jede FWHM eine Breite zwischen Werten, die die Hälfte eines maximalen Intensitätswerts in der zugehörigen Rocking Curve sind.
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Die gute Kristallinität kann bedeuten, dass in dem Wafer selten ein Defekt vorhanden ist. Die erhebliche mechanische Beschädigung an der Oberfläche des Wafers kann bedeuten, dass der Wafer aufgrund einer physikalischen Kraft viele Defekte auf seiner Oberfläche hat. Wenn der FHWM-Wert der Rocking Curve vergrößert wird, kann der Defekt in dem Wafer vergrößert werden.
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Die geringe Kristallinität des Wafers auf den vorgegebenen Punkten darauf kann proportional zu den FWHMs an den vorgegebenen Punkten auf dem Wafer sein.
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Bezug nehmend auf die Rocking Curves g1, g2 und g3 an den in 3 dargestellten vorgegebenen Punkten ist zu erkennen, dass die Rocking Curve g1 die größte FWHM an dem ersten Punkt auf dem Wafer hat. Folglich kann bestimmt werden, dass die Kristallinität des Wafers an dem ersten Punkt auf dem Wafer am geringsten ist und der erste Punkt auf dem Wafer als der tiefste Punkt ausgewählt werden kann
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Als nächstes modelliert das Verfahren eine Dicke gemäß dem Beschädigungsgrad des Wafers in der Tiefenrichtung des Wafers basierend auf der ersten Rocking Curve (S 130).
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4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den in 1 dargestellten Modellierschritt (S130) darstellt. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die erste Rocking Curve zur Erklärung des in 4 dargestellten Modellierschritts (S 130) darstellt.
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Bezug nehmend auf 4 und 5 legt das Verfahren einen Referenzpegel (oder Hintergrundpegel) 501 für die erste Rocking Curve fest (S310). Die in 5 dargestellte erste Rocking Curve kann eine Rocking Curve an dem Punkt auf dem Wafer mit der geringsten Kristallinität sein, der in Schritt S 120 ausgewählt wird, aber die vorliegende Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die erste Rocking Curve eine der Rocking Curves an den in S210 vorgegebenen Punkten sein.
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Wenn der Röntgenstrahleneinfallswinkel, der der x-Achsenbereich der ersten Rocking Curve ist, während der XRD-Messung ausreichend groß ist, kann die Intensität des Röntgenbeugungsstrahls, bei dem die erste Rocking Curve gesättigt ist, als ein Referenzpegel oder ein Hintergrundpegel festgelegt werden. Dies liegt daran, dass die Intensität oder der Grundpegel des Beugungsstrahls in der ersten Rocking Curve während der XRD-Messung gemäß der Leistung, Schlitzgröße, Röntgenröhrenlebensdauer und Abtastzuständen, die XRD-Messbedingungen sein können, geändert werden kann.
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Hier kann der Referenzpegel als Rauschen in dem Messzustand angenommen werden. Wenn die Rocking Curve gesättigt ist, ist es notwendig, den vorstehenden Referenzpegel festzulegen. Wenn das Braggsche Gesetz nicht erfüllt ist, sollte die Intensität des Beugungsstrahls an einem Punkt, abgesehen von dem Punkt, an dem die Intensität des Beugungsstrahls eine Spitze hat, theoretisch null (0) sein. Jedoch kann der Referenzpegel an dem vorstehenden Punkt gemessen werden.
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Als nächstes legt das Verfahren einen Bereich (θL - θR) eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) mit einer höheren Intensität als der Referenzpegel 501 in der Röntgen-Rocking Curve fest (S320). In diesem Fall kann der festgelegte Bereich (θL - θR) eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) gemäß den Arten des Wafers oder der Oberfläche oder des Kristallzustands des Wafers bestimmt werden.
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Zum Beispiel kann die verarbeitete Oberfläche des Wafers in einem Siliziumwafer eine (100)-Oberfläche sein. Da die Beugung des Siliziums aufgrund eines Röntgenstrukturfaktors auf der (100)-Oberfläche nicht auftritt, kann die Rocking Curve durch ein Röntgenstrahlbeugungsverfahren auf einer (400)-Oberfläche gemessen werden, die parallel zu der (100)-Oberfläche ist und auf der die Beugung stattfindet. Folglich kann die Kristalloberfläche des Wafers, auf der die Beugung nicht auftritt, als eine Referenzoberfläche festgelegt werden.
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Zum Beispiel kann die Intensität der Röntgenstrahlung durch Ändern des Einfallswinkels der Röntgenstrahlung, die in dem Zustand, in dem der Winkel eines Röntgenstrahlungsdetektors fest ist, auf die (400)-Oberfläche einfällt. Der Bereich (θL - θR) eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) mit einer höheren Intensität als dem Referenzpegel 501 kann ein Bereich sein, der im Wesentlichen etwa 33,6° bis 35,0° ist.
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Wenn jedoch die verarbeitete Oberfläche des Wafers geändert wird, kann der Bereich eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) geändert werden. Da die Kristalloberfläche zum Beispiel eines (111)-Wafers oder eines (110)-Wafers, auf dem die Röntgenstrahlbeugung gemessen wird, in sich selbst geändert wird, kann der Bereich eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) in dem (111)- oder (110)-Wafer sich von dem in dem Siliziumwafer unterscheiden. Außerdem kann sich der Bereich eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) in einem Saphirwafer von dem in dem Siliziumwafer unterscheiden.
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Hier kann sich der (100)-Wafer auf einen Wafer beziehen, dessen verarbeitete Oberfläche (Vorderseite oder Rückseite) einen (100)-Index hat. Jeder der (111)- und (110)-Wafer kann sich auch auf einen Wafer beziehen, dessen verarbeitete Oberfläche von den Kristalloberflächen des Siliziums eine (111)- oder (1 10)-Kristalloberfläche ist. Die (100)-Oberfläche kann sich auf die Kristalloberfläche des Siliziums beziehen, dessen Miller-Index (100) ist. Hier kann die die Verarbeitung auf das In-Scheiben-Schneiden eines Rohblocks beziehen und kann neben dem In-Scheiben-Schneiden Läppen, Schleifen, Polieren und Ätzen umfassen.
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Im Allgemeinen wird der Siliziumwafer nicht auf der Referenzoberfläche, z.B. auf der (100)-Oberfläche, in Scheiben geschnitten, sondern kann in einer Richtung, die um einen abweichenden Winkel zu der (100)-Oberfläche geneigt ist, in Scheiben geschnitten werden. Hier kann der abweichende Winkel gemäß einer Anforderung eines Benutzers bestimmt werden.
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Hier nachstehend wird auf die verarbeitete Oberfläche, die mit der Referenzoberfläche zusammenfällt, als ein erster Wafer Bezug genommen, und der Wafer, dessen verarbeitete Oberfläche um einen abweichenden Winkel zu der Referenzoberfläche geneigt ist, wird als ein zweiter Wafer Bezug genommen.
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Der Winkel, der den Spitzenwert der Rocking Curve auf dem ersten Wafer anzeigt, kann mit dem Winkel zusammenfallen, der den Spitzenwert der Rocking Curve auf der Referenzoberfläche anzeigt (auf den hier nachstehend als ein „erster Winkel“ Bezug genommen wird).
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Da ein Zwischenebenenabstand und eine Röntgenstrahlwellenlänge auf der Referenzoberfläche, z.B. auf der (400)-Oberfläche des Siliziums, bestimmt werden, kann der Winkel (z.B. 34,566°), der den Spitzenwert anzeigt, durch das Braggsche Gesetz erhalten werden.
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Andererseits kann der Winkel, der den Spitzenwert der Rocking Curve auf dem zweiten Wafer anzeigt (auf den hier nachstehend als ein „zweiter Winkel“ Bezug genommen wird) nicht mit dem Winkel zusammenfallen, der den Spitzenwert der Rocking Curve auf der Referenzoberfläche anzeigt, und es kann die Winkeldifferenz erzeugt werden.
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Folglich ist es notwendig, die Rocking Curve für den zweiten Wafer wie folgt zu korrigieren. In dem zweiten Wafer kann der Bereich eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) mit einer höheren Intensität als der Referenzpegel 501 unter Verwendung der korrigierten Rocking Curve festgelegt werden, und die folgenden Verfahren können basierend auf der korrigierten Rocking Curve durchgeführt werden.
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Das heißt, es ist möglich, den Winkel der Rocking Curve für den zweiten Wafer durch die Differenz zwischen den ersten und zweiten Winkeln zu korrigieren. Zum Beispiel kann die Rocking Curve für den zweiten Wafer durch die Differenz zwischen den ersten und zweiten Winkeln in der x-Achsenrichtung parallel bewegt werden.
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Als nächstes berechnet das Verfahren einen Zwischenebenenabstand (d) für den festgelegten (θL - θR) eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) unter Verwendung des Braggschen Gesetzes λ = 2dsinθ (S330).
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Hier kann der Zwischenebenenabstand (d) ein Abstand zwischen den Referenzoberflächen des Wafers sein.
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Zum Beispiel kann sich der Zwischenebenenabstand (d) auf dem Siliziumwafer auf einen Abstand zwischen (400)-Oberflächen beziehen. Das heißt, der Zwischenebenenabstand (d) kann sich auf einen Abstand zwischen den (400)-Oberflächen beziehen, die durch die mechanische Verarbeitung beschädigt und verformt werden.
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Als nächstes berechnet das Verfahren Verspannungswerte des Wafers in dem Bereich (θL - θR) eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) unter Verwendung des berechneten Zwischenebenenabstands (d) (S340). Die Dehnung kann ein Verhältnis des Zwischenebenenabstands (d), der durch mechanische Faktoren verändert ist, zu einem Zwischenebenenreferenzabstand (d0) bedeuten.
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Zum Beispiel kann jeder Dehnungswert des Wafers ein Verhältnis (d1/d0) zwischen einem abgeleiteten Zwischenebenenabstand (d1) und einem Zwischenebenenreferenzabstand (d0) sein.
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Der Zwischenebenenreferenzabstand (d0) kann ein Abstand zwischen den Referenzoberflächen des Wafers sein.
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Der Zwischenebenenreferenzabstand (d0) kann ein Zwischenebenenabstand sein, der dem größten Intensitätswert des Beugungsstrahls in der ersten Rocking Curve entspricht. Zum Beispiel kann der Zwischenebenenreferenzabstand (d0) ein Zwischenebenenabstand sein, bei dem die Intensität des Beugungsstrahls in der ersten Rocking Curve am größten ist.
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Zum Beispiel kann der Zwischenebenenreferenzabstand (d0) für die (400)-Oberfläche des Siliziums 1,3577 Angström (Å) sein.
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Der abgeleitete Zwischenebenenabstand (d1) kann eine Differenz zwischen dem in Schritt S330 berechneten Zwischenebenenabstand (d) und dem Zwischenebenenreferenzabstand (d0) sein.
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Als nächstes tastet das Verfahren die Dehnungswerte ab, die entsprechend dem Bereich (θL - θR) eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) berechnet werden und extrahiert die Verspannungswerte (S350).
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Zum Beispiel können die Verspannungswerte basierend auf dem höchsten Wert der berechneten Verspannungswerte extrahiert werden. Die Verspannungswerte können durch Verringern des höchsten Werts der berechneten Verspannungswerte um einen gewissen Wert extrahiert werden.
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Zum Beispiel kann die Differenz zwischen den extrahierten Verspannungswerten 50 ppm bis 150 ppm sein, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. ppm ist eine Abkürzung für Teile pro Millionen und bezieht sich auf 10-6.
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Wenn zum Beispiel der höchste Wert der berechneten Verspannungswerte als 1000 ppm angenommen wird, können durch Verringerung der Verspannungswerte um 100 ppm Abtastungen (z.B. 1000 ppm, 900 ppm, 800 ppm, 700 ppm, etc.) extrahiert werden.
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Als nächstes kann das Verfahren eine Dicke gemäß dem Grad der mechanischen Beschädigung an dem Wafer basierend auf der Intensität des Röntgenbeugungsstrahls, die jedem der extrahierten Verspannungswerte entspricht, modellieren (S360).
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Der Zwischenebenenabstand (d) kann aus den extrahierten Verspannungswerten berechnet werden, der Röntgenstrahleinfallswinkel (θ), der dem berechneten Zwischenebenenabstand (d) entspricht, kann unter Verwendung des Braggschen Gesetzes berechnet werden, und die Intensität des Röntgenbeugungsstrahls, der dem berechneten Röntgenstrahleinfallswinkel (θ) entspricht, kann unter Verwendung der ersten Rocking Curve erhalten werden. Es ist möglich, eine Dicke gemäß dem Grad der mechanischen Beschädigung an dem Wafer im Verhältnis zu der erhaltenen Intensität des Röntgenbeugungsstrahls zu modellieren.
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Zum Beispiel kann der Wafer in der Tiefenrichtung des Wafers gemäß dem Grad der mechanischen Beschädigung an dem Wafer in mehrere Abschnitte unterteilt werden. Die Dicke in jedem der Abschnitte kann basierend auf der Intensität des Röntgenbeugungsstrahls, die jedem der extrahierten Verspannungswerte entspricht, festgelegt werden.
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Zum Beispiel kann die Dicke in jedem Abschnitt im Verhältnis zu der Intensität des Röntgenbeugungsstrahls, die jedem der extrahierten Verspannungswerte entspricht, festgelegt werden. Da die Intensität des Strahls gemäß Messbedingungen in sich selbst geändert wird, kann die Dicke in jedem Abschnitt im Wesentlichen basierend auf der Intensität des Röntgenbeugungsstrahls festgelegt werden.
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6 ist ein Diagramm zur Erklärung der Modellierung des mechanischen Beschädigungsgrads an dem in 4 dargestellten Wafer.
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Bezug nehmend auf 6 kann der Grad der mechanischen Beschädigung an dem Wafer auf der Oberfläche des Wafers schwer sein, und der mechanische Beschädigungsgrad kann in der Tiefenrichtung 603 des Wafers verringert sein. Außerdem kann in einer vorgegebenen Tiefe oder tiefer kein Schaden auftreten.
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Hier kann die Oberfläche 601 des Wafers eine Waferoberfläche sein, auf der eine Röntgenstrahlung einfällt, eine Masse 602 kann im Inneren des Wafers angeordnet sein. Die Tiefenrichtung 603 des Wafers kann eine Richtung sein, die von der Oberfläche 601 des Wafers zu der Masse 602 gerichtet ist.
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Der Wafer kann in der Tiefenrichtung 603 des Wafers entsprechend dem Grad der mechanischen Beschädigung daran in mehrere Abschnitte (z.B. 612, 614 und 616) unterteilt sein. Der erste Abschnitt (z.B. 612) benachbart zu der Waferoberfläche 601 kann den höchsten Dehnungswert haben, und der mechanische Beschädigungsgrad kann in dem ersten Abschnitt am höchsten sein. Außerdem kann der dritte Abschnitt (z.B. 606) benachbart zu der Masse 602 den niedrigsten Dehnungswert haben, und der mechanische Beschädigungsgrad kann in dem dritten Abschnitt am geringsten sein.
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Die Dicken (t1, t2 und t3) in den jeweiligen Abschnitten (z.B. 612, 614 und 616) können basierend auf den Intensitäten von Röntgenbeugungsstrahlen entsprechend den jeweiligen extrahierten Verspannungswerten (S1, S2 und S3) festgelegt werden.
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Die Dicken (t1, t2 und t3) in den jeweiligen Abschnitten (z.B. 612, 614 und 616) können wie folgt festgelegt werden.
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Wenn zum Beispiel der höchste Wert der berechneten Dehnungen als 1000 ppm angenommen wird, ist es möglich, die Abschnitte (z.B. 612, 614 und 616) durch Verringern der Verspannungswerte um 100 ppm festzulegen.
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Der Beschädigungsgrad an dem Wafer verringert sich von der Waferoberfläche in Richtung der Masse. Selbst wenn die Dehnung daher in einem regelmäßigen Intervall von 100 ppm unterteilt wird, kann die Dicke in jedem Abschnitt erheblich vergrößert werden, da der Dehnungswert klein ist.
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Wenn die Dehnung, wie in 6 dargestellt, in die Abschnitte (S0, S 1, S2 und S3) unterteilt wird, können die Dicken für jede gleiche Dehnung zunehmen (t0 < t1 < t2 < t3).
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Es ist möglich, Verspannungswerte abzutasten und entsprechend der Abtastwerte (S0, S 1, S2 und S3) Abschnitte 610, 612, 614 und 616 zu bestimmen. Wenn in diesem Fall der extrahierte Verspannungswert erhöht wird, kann der dementsprechende Abschnitt auf der Unterseite (z.B. S0 - 610) angeordnet sein.
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Die Dicken (t0, t1, t2 und t3) in den jeweiligen Abschnitten 610, 612, 614 und 616 können im Verhältnis zu den Intensitäten von Beugungsstrahlen, die den jeweiligen extrahierten Verspannungswerten (S0, S 1, S2 und S3) entsprechen, festgelegt werden.
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Wenn die Dehnung, wie in der ersten Rocking Curve von 5 zu sehen, von dem Dehnungswert an dem Punkt, der eine höhere Intensität als den Referenzpegel 501 anzeigt, in einem regelmäßigen Intervall unterteilt wird, ist zu erkennen, dass die Intensität des Röntgenbeugungsstrahls gemäß einer Verringerung der Dehnung schnell erhöht werden kann.
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Als nächstes führt das Verfahren basierend auf dem Ergebnis der Modellierung des Beschädigungsgrads an dem Wafer eine Computersimulation durch und erfasst die zweite Rocking Curve gemäß dem simulierten Ergebnis (S 140).
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Die Computersimulation kann basierend auf dem Ergebnis der Modellierung und den Daten der Messbedingungen in S 130 durchgeführt werden, und die zweite Rocking Curve kann gemäß dem simulierten Ergebnis erfasst werden.
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Hier kann das Ergebnis der Modellierung in Schritt S 130 die Dehnungen (z.B. S0, S 1, S2 und S3) und die Dicken (t0, t1, t2 und t3) bedeuten. Außerdem können die Messbedingungen die Spitzenintensität der ersten Rocking Curve, die Intensität des Referenzpegels, den optischen Zustand der Röntgenstrahlbeugungsvorrichtung und den Messabstand der x-Achse und den Röntgenstrahleinfallwinkelbereich der ersten Rocking Curve umfassen.
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7A bis 7D sind Diagramme, die den tatsächlichen Wert der ersten Rocking Curve und des Verfahrens zum Abgleichen der zweiten Rocking Curve damit basierend auf dem simulierten Ergebnis gemäß der Ausführungsform darstellen.
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f1 bezieht sich auf einen tatsächlichen Wert der ersten Rocking Curve, die in Schritt S220 erfasst wird.
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f2 bezieht sich auf eine zweite Rocking Curve gemäß dem Ergebnis der in Schritt S 140 durchgeführten Computersimulation.
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f3 bezieht sich auf eine zweite Rocking Curve gemäß dem Ergebnis der Computersimulation durch den ersten Abgleich. f4 bezieht sich auf eine zweite Rocking Curve gemäß dem Ergebnis der Computersimulation durch den zweiten Abgleich. f5 bezieht sich auf eine zweite Rocking Curve gemäß dem Ergebnis der Computersimulation durch den dritten Abgleich.
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Um die in 7a dargestellte zweite Rocking Curve unter Verwendung eines Computersimulationsprogramms zur Berechnung von Röntgen-Rocking Curves zu berechnen, kann die Computersimulation basierend auf dem Bereich eines in Schritt S320 festgelegten Röntgenstrahleinfallswinkels (θ), dem in Schritt S330 berechneten Zwischenebenenabstand (d), den in Schritt S350 extrahierten Verspannungswerten und der in Schritt S360 modellierten und festgelegten Dicke in jedem Abschnitt durchgeführt werden.
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Als nächstes gleicht das Verfahren den in Schritt S220 erfassten tatsächlichen Wert der ersten Rocking Curve mit der in Schritt S 140 erfassten zweiten Rocking Curve ab (S 150).
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Zum Beispiel kann die zweite Rocking Curve mit dem tatsächlichen Wert der ersten Rocking Curve zusammenfallen, indem die Position der Spitzenintensität der zweiten Rocking Curve und/oder der Bereich eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) und/oder der Bereich eines Röntgenstrahleinfallswinkels (θ) und/oder der Zwischenebenenabstand (d) und/oder die extrahierten Verspannungswerte und/oder die Dicken in den jeweiligen Abschnitten geändert werden.
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Zum Beispiel kann die zweite Rocking Curve (z.B. f2 in 7) mit dem tatsächlichen Wert (z.B. f1 in 7) der ersten Rocking Curve übereinstimmen oder zusammenfallen, indem die extrahierten Verspannungswerte oder die Dicken (z.B. t1, t2 und t3) in den jeweiligen Abschnitten (z.B. 612, 614 und 616) eingestellt werden. Wie in 7B bis 7D dargestellt, kann das Abgleichverfahren viele Male wiederholt werden.
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Als nächstes berechnet das Verfahren die Beschädigungstiefe an dem Wafer basierend auf dem abgeglichenen Ergebnis (S 160).
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Es kann analysiert werden, dass die Übereinstimmung zwischen dem simulierten Ergebnis in Schritt S 150 und dem tatsächlichen Wert in Schritt S220 bedeutet, dass die Dicke, die für jeden der extrahierten Verspannungswerte, die gemäß dem simulierten Ergebnis eingegeben werden, festgelegt wird, mit der tatsächlichen Beschädigungstiefe an dem Wafer zusammenfällt.
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Folglich kann die Beschädigungstiefe an dem Wafer durch Addieren aller Dicken berechnet werden, die entsprechend den jeweiligen extrahierten Verspannungswerten eingestellt werden, die gemäß dem Ergebnis der Abgleichsimulation in Schritt S 150 eingegeben werden.
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Die Ausführungsform kann die Tiefe einer mechanischen Beschädigung an dem Wafer unter Verwendung eines nicht destruktiven Verfahrens bestimmen und kann die Tiefe einer mechanischen Beschädigung an einem Saphirwafer, der schwer zu ätzen ist, leicht bestimmen.
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Es ist zu erkennen, dass die Beschädigungstiefe an dem Wafer, die gemäß der Ausführungsform gemessen wird, größer als die Beschädigungstiefe an dem gleichen Wafer ist, die gemäß dem Verfahren unter Verwendung von Ätzen und Polieren gemessen wird. Dies bedeutet, dass die Ausführungsform im Vergleich zu dem Verfahren unter Verwendung von Ätzen und Polieren die Tiefe einer kleinen Beschädigung messen kann. Das heißt, die Ausführungsform kann die Tiefe einer mechanischen Beschädigung an dem Wafer im Vergleich zu dem Verfahren unter Verwendung von Ätzen und Polieren genauer messen.
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8 ist ein Diagramm, das die Beschädigungstiefe darstellt, die gemäß einem Verfahren unter Verwendung von Ätzen und Polieren G1 und einem Verfahren der Ausführungsform G2 gemessen wird. Der Fall 1 stellt ein Messergebnis der Beschädigungstiefe an dem Wafer dar, nachdem ein In-Scheiben-Schneidverfahren abgeschlossen ist. Der Fall 2 stellt ein Messergebnis der Beschädigungstiefe an dem Wafer dar, nachdem ein Läppverfahren abgeschlossen ist. Der Fall 3 stellt ein Messergebnis der Beschädigungstiefe an dem Wafer dar, bevor ein OSIF-Wärmebehandlungsverfahren durchgeführt wird, nachdem ein Schleifverfahren abgeschlossen ist. Der Fall 4 stellt ein Messergebnis der Beschädigungstiefe an dem Wafer dar, nachdem ein Schleifverfahren und ein OISF-Wärmebehandlungsverfahren abgeschlossen sind.
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Bezug nehmend auf 8 ist zu erkennen, dass die Beschädigungstiefe in dem G2 als im Vergleich zu der Beschädigungstiefe in dem G1 um 4 µm bis 4,5 µm größer beobachtet wird. Dies liegt daran, dass, wenn der Wafer in dem G1 30 Sekunden lang geätzt wird und dann unter Verwendung eines Mikroskops zur Visualisierung beobachtet wird, in der Nachbarschaft der Oberfläche des Wafers mit einer großen Beschädigung eine Beschädigungsschicht durch das Ätzen beobachtet werden kann, die Beschädigungsschicht durch das Ätzen in dem Bereich der Masse des Wafers mit kleiner Beschädigung aber nicht beobachtet werden kann.
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Da das G1 den Wafer in Scheiben schneidet, poliert und ätzt, gibt es Probleme in der Hinsicht, dass es eine lange Zeit dauert, um die Beschädigungstiefe daran zu messen, und der Wafer in einer destruktiven Weise analysiert wird. Außerdem wird in dem G1 die Beschädigungstiefe in dem Fall 3 nicht gemessen. Aus diesem Grund benötigt es eine lange Zeit, um die Beschädigungstiefe zu messen, da die Beschädigungstiefe nach der OISF-Wärmebehandlung gemessen werden muss.
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Andererseits hat die Ausführungsform einen Vorteil einer nicht destruktiven Weise bei der Messung der Beschädigungstiefe. Außerdem braucht die Ausführungsform eine lange Zeit, um anfänglich eine Modellierung durchzuführen und einen tatsächlichen Wert unter Verwendung der durchgeführten Modellierung durch eine Computersimulation abzugleichen. Nachdem jedoch ein Prototypmodell hergestellt ist, kann die Beschädigungstiefe an dem Wafer eine kurze Zeit lang ausgewertet werden, indem jede Probe basierend auf dem Prototypmodell ein wenig geändert wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Ausführungsformen sind auf Wafer-Herstellungsverfahren anwendbar.
