JP2020176847A - ウェーハのフラットネス測定機の選定方法及び測定方法 - Google Patents
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Description
予めフラットネスの異なる複数のウェーハを準備し、
該複数のウェーハの厚み分布を、前記複数のフラットネス測定機において、それぞれ複数回測定し、
該複数回測定した複数のウェーハの厚み分布から、それぞれのウェーハの厚み分布の差分プロファイル、該差分プロファイルのLine SFQR、前記測定毎のESFQRの少なくともいずれかの値を算出し、
前記差分プロファイルの前記複数のウェーハの平均プロファイル中の最大値と最小値の差、前記Line SFQRの最大値の前記複数のウェーハの平均値、前記ESFQRの前記測定毎の最大値の前記複数のウェーハの平均値の少なくともいずれかが所定の値より小さいフラットネス測定機、及び/又は、
前記ESFQRのうち、前記複数回測定において得られた前記ESFQR同士の相関関係から、相関度が所定の値より大きいフラットネス測定機、
を選ぶことで、測定精度の高い測定機を選定することを特徴とするウェーハのフラットネス測定機の選定方法。
予めフラットネスの異なる複数のウェーハを準備し、
該複数のウェーハの厚み分布を、前記複数のフラットネス測定機において、それぞれ複数回測定し、
該複数回測定した複数のウェーハの厚み分布から、それぞれのウェーハの厚み分布の差分プロファイル、該差分プロファイルのLine SFQR、前記測定毎のESFQRの少なくともいずれかの値を算出し、
前記差分プロファイルの前記複数のウェーハの平均プロファイル中の最大値と最小値の差、前記Line SFQRの最大値の前記複数のウェーハの平均値、前記ESFQRの前記測定毎の最大値の前記複数のウェーハの平均値の少なくともいずれかが所定の値より小さいフラットネス測定機、及び/又は、
前記ESFQRのうち、前記複数回測定において得られた前記ESFQR同士の相関関係から、相関度が所定の値より大きいフラットネス測定機、
を選ぶことで、測定精度の高い測定機を選定することを特徴とするウェーハのフラットネス測定機の選定方法である。
そして、差分プロファイルの複数のウェーハの平均プロファイル中の最大値と最小値の差、Line SFQRの最大値の複数のウェーハの平均値、ESFQRの測定毎の最大値の複数のウェーハの平均値の少なくともいずれかが所定の値より小さいフラットネス測定機、及び/又は、ESFQRのうち、複数回測定において得られたESFQR同士の相関関係から、相関度が所定の値より大きいフラットネス測定機を選ぶことで、測定精度の高い測定機を選定する。
上記のようにして表裏反転させる前の通常測定による厚みの平坦度(厚み分布)と表裏反転させた後のウェーハ反転測定による厚みの平坦度を比較した場合、表裏反転とはいえども同一の測定機で測定しているため、測定結果は同一となり、両者の差は0になることが望ましい。しかしながら、一般的なフラットネス測定機は、ウェーハの表裏面を個別に測定する表面側と裏面側のシステムに個体差があることから、この差は必ずしも0にならないことが多く、この差の大きさは大小さまざまである。
従って、複数のフラットネス測定機の中から、差分プロファイルの複数のウェーハの平均プロファイルをとり、その平均プロファイル中の最大値と最小値の差が所定の値よりも小さいフラットネス測定機を選ぶことで、差分プロファイルの最大値と最小値の差が平均的に小さい、即ち、測定精度の高い測定機を選定することができる。ここで、平均プロファイルは、複数のウェーハの厚みデータのr−theta(θ)座標に基づいて、複数のウェーハの差分プロファイルの対応する座標の平均をとればよい。
この場合、上記のように、[通常測定による厚み分布のプロファイル]−[ウェーハ反転測定による厚み分布のプロファイル]の引き算から表裏反転測定における厚み分布の差分プロファイルを得、得られた差分プロファイルのLine SFQRの最大値(Line SFQRmax)を算出する。差分プロファイルのLine SFQRとは、例えば直径300mmのSi単結晶ウェーハの場合、r−theta座標系で表現されたウェーハの差分プロファイルの角度1度毎に半径118mm〜148mmの差分プロファイルを出力したのちに、これに最小二乗線を適用した際の、最小二乗線からの差分プロファイルの変位のレンジ(Max−Min)とすることができる。ひとつの円盤状データからは360個のLine SFQRが得られるが、その最大値がLine SFQRmaxとなる。
このように算出されたLine SFQRmaxも、上記差分プロファイルの複数のウェーハの平均プロファイル中の最大値と最小値の差と同様に、フラットネス測定機の表面側と裏面側のシステムの個体差やウェーハのシェイプが変位量測定に影響を及ぼしているかどうかの指標とすることができる。このため、複数のフラットネス測定機の中から、上記Line SFQRmaxの複数のウェーハの平均値が所定の値よりも小さいフラットネス測定機を選ぶことで測定精度の高い測定機を選定することができる。
この場合、複数のウェーハの表裏反転させる前と後の厚み分布において、それぞれ厚み分布のESFQRの最大値(ESFQRmax)の平均値を算出する。ここでESFQRとは、例えば直径300mmのSi単結晶ウェーハの場合、半径118mm〜148mm、角度5度の領域における裏面基準の厚み分布に対して最小二乗面を適用し、最小二乗面からの変位のレンジ(Max−Min)とすることができる。ひとつの円盤状の厚み分布のデータからは72個のESFQRが得られるが、その最大値がESFQRmaxとなる。ESFQRmaxを、複数のウェーハについて表裏反転させる前と後とでそれぞれ算出し、それらのESFQRmaxの複数のウェーハの平均値を求める。
このように算出されたESFQRmaxの複数のウェーハの平均値も、上記と同様に、フラットネス測定機の表面側と裏面側のシステムの個体差やウェーハのシェイプが変位量測定に影響を及ぼしているかどうかの指標とすることができる。このため、複数のフラットネス測定機の中から、ESFQRmaxの複数のウェーハの平均値が所定の値よりも小さいフラットネス測定機を選ぶことで測定精度の高い測定機を選定することができる。
この場合、上記のように算出された表裏反転させる前と後のそれぞれの厚み分布のESFQR同士の相関関係から、その相関度を求める。上記記載したように、表裏反転させた後の測定の厚み分布からESFQRを算出する際に、r−theta座標におけるthetaの位相を表裏反転させる前の通常測定と合わせるため、平坦度プロファイルデータおよびESFQRのtheta座標を反転させ、表裏反転させる前と後のESFQRの自己相関を算出する。
同一ウェーハの対応する領域のESFQRは、表裏反転させる前後の異なる測定においても同一の値を示すはずであるため、測定精度が高い測定機であれば、複数回測定において得られたESFQR同士の相関関係の相関度は高くなるはずである。このため、複数のフラットネス測定機の中から、上記相関度が所定の値よりも大きいフラットネス測定機を選ぶことで測定精度の高い測定機を選定することができる。
フラットネス測定機を5台(測定機(M/#)A〜E)、この5台のフラットネス測定機から測定精度の高い測定器を選定するために用いる直径300mmのテストウェーハを15枚準備した。この際、結晶スラブからウェーハを切り取る際に発生するソーマークや熱変形によるお椀状のシェイプを持つテストウェーハを用いた。
また、上記と同様のテストウェーハの表面を上記と同様のフラットネス測定機の裏面側変位量測定システムで測定し、テストウェーハの裏面を表面側変位量測定システムで測定し、表裏面の変位量の反転測定を行った。そして、両者の差分から、それぞれのテストウェーハの反転測定における厚み分布を得、それぞれのテストウェーハの反転測定におけるESFQRを算出した。この際、r−theta座標におけるthetaの位相を通常測定と合わせるため、厚み分布およびESFQRのtheta座標を反転させた。
また、表裏反転時(通常測定及び反転測定)のESFQRの自己相関を算出した。
これらのことは、図4に示したテストウェーハのシェイプと表裏反転する前と後の厚み分布の差分プロファイル(ΔTHK)の関係からも確認できる。図4には、例として、15枚のテストウェーハのうちの5枚のテストウェーハ(S/#01〜05)のウェーハシェイプと、それぞれのテストウェーハを5台の測定機(M#A〜E)で表裏反転測定したときのΔTHKとの関係を示している。図4において、シェイプ及びΔTHKの濃淡は高低差を表している。このとき、測定機の測定精度が高い場合は表裏反転する前と後の厚み分布に差がないと考えられるため、ウェーハシェイプによらず、ΔTHK中の高低差は小さくなり、濃淡の変化は少なくなる。図4から明らかなように、ESFQRの自己相関から測定精度が高いと判断された測定機Eは、様々なシェイプのテストウェーハについて、平坦なΔTHKを示した。一方、最も不調であると判断された測定機Dでは、ΔTHKがウェーハシェイプの影響を大きく受けていることが分かる。
実施例1と同様のテストウェーハのセットと測定機(M/# A〜E)を用い、テストウェーハの通常測定を行った。ここで、実施例2では、測定の際、テストウェーハを回転させることで投入角度(ノッチ角度)を変更した。実施例1と同様にESFQRmaxを算出し、投入角度とESFQRmaxの全ウェーハの平均値との関係を評価した。図2に、ノッチ角度毎のESFQRmaxの全ウェーハの平均値の測定機平均からのずれを示す。
101…表面側のシステム、 102…裏面側のシステム。
Claims (4)
- 複数のフラットネス測定機の中から測定精度の高いフラットネス測定機を選定する方法であって、
予めフラットネスの異なる複数のウェーハを準備し、
該複数のウェーハの厚み分布を、前記複数のフラットネス測定機において、それぞれ複数回測定し、
該複数回測定した複数のウェーハの厚み分布から、それぞれのウェーハの厚み分布の差分プロファイル、該差分プロファイルのLine SFQR、前記測定毎のESFQRの少なくともいずれかの値を算出し、
前記差分プロファイルの前記複数のウェーハの平均プロファイル中の最大値と最小値の差、前記Line SFQRの最大値の前記複数のウェーハの平均値、前記ESFQRの前記測定毎の最大値の前記複数のウェーハの平均値の少なくともいずれかが所定の値より小さいフラットネス測定機、及び/又は、
前記ESFQRのうち、前記複数回測定において得られた前記ESFQR同士の相関関係から、相関度が所定の値より大きいフラットネス測定機、
を選ぶことで、測定精度の高い測定機を選定することを特徴とするウェーハのフラットネス測定機の選定方法。 - 前記複数のフラットネス測定機において、それぞれ複数回測定する際に、前記ウェーハを表裏反転させる前と後でそれぞれ1回以上測定することを特徴とする請求項1に記載のウェーハのフラットネス測定機の選定方法。
- 前記複数のフラットネス測定機において、それぞれ複数回測定する際に、前記ウェーハを回転させることで投入角度を変更して複数回測定することを特徴とする請求項1に記載のウェーハのフラットネス測定機の選定方法。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のウェーハのフラットネス測定機の選定方法で選定されたフラットネス測定機を用いてウェーハのフラットネスを測定することを特徴とするウェーハのフラットネスの測定方法。
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JP2011134828A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Sumco Corp | 半導体ウェーハおよびその製造方法 |
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