KR20210031607A - 웨이퍼 결정 배향을 추정하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

방법은: 제1 웨이퍼를 수용하는 단계; 제1 웨이퍼 상에 제1 구역 및 제2 구역을 정의하는 단계; 제1 구역 및 제2 구역에 대한 복수의 제1 영역 및 제2 영역을 각각 정의하는 단계; 제1 영역 상에 제1 이온 빔을 투사하고, 제1 이온 빔에 응답하여 제1 열파동을 수신하는 단계; 제1 웨이퍼를 비틀림각만큼 회전시키는 단계; 제2 영역 상에 제2 이온 빔을 투사하고, 제2 이온 빔에 응답하여 제2 열파동을 수신하는 단계; 및 제1 이온 빔, 제2 이온 빔, 제1 열파동 및 제2 열파동에 기초하여 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 결정 배향을 추정하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF ESTIMATING WAFER CRYSTALLINE ORIENTATION}
[우선권 주장 및 상호 참조] 본 출원은 2019년 9월 11일자에 출원된 미국 가출원 제62/898,828호의 우선권을 주장하며, 이것의 내용은 그 전체가 참조로 본 출원에 포함된다.
반도체 집적 회로(integrated circuit; IC) 산업은 급속한 성장을 이루었다. IC 물질 및 설계의 기술적 진보는 IC 세대를 만들었고, 각각의 세대는 이전 세대보다 더 작고 더 복잡한 회로를 갖는다. 고급 IC 디바이스를 제조하기 위해, 반도체 웨이퍼와 같은 워크피스에 불순물을 도핑하여 N 형 웰 또는 P 형 웰을 형성하도록 이온 주입이 광범위하게 사용된다. 웰에 전도성을 도입하기 위해, 워크피스 내의 불순물의 양은 이온 주입을 사용하여 변경된다. 원하는 불순물 물질은 이온 소스에 의해 이온화되고 가속되어 규정된 에너지를 갖는 이온 빔을 형성할 수 있다. 이온 빔은 워크피스의 전면 표면을 향하고 워크피스의 벌크 내로 침투할 수 있다. 주입된 이온은 웨이퍼 영역의 깊이에 맞춰 분포될 수 있고, 이온의 분포 및 농도는, 예컨대, 주입각 및 빔 에너지의 조정을 통해 제어될 수 있다.
본 개시의 양태들은 첨부 도면들과 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 가장 잘 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 실시에 따라, 다양한 피처들은 실척도로 도시되지 않았음을 유념한다. 사실, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1a는 일부 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼를 형성하는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 1b는 일부 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼 상에 투사되는 이온 빔을 도시하는 개략도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 방법의 흐름도이다.
도 3은 일부 실시예들에 따라, 분할된 구역을 갖는 반도체 웨이퍼의 표면을 도시하는 개략도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따라, 이온 빔 투사를 도시하는 개략도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따라, 열파동 강도 대 웨이퍼 경사각을 도시하는 개략적인 그래프이다.
도 6은 일부 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 일부 실시예들에 따라, 반도체 디바이스를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 일부 실시예들에 따라, 결정 배향각 추정 방법을 구현하는 시스템의 개략도이다.
다음의 개시는 제공된 주제의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다. 본 개시를 간략화하기 위해 컴포넌트들 및 배치들의 특정 예들이 아래에서 설명된다. 물론, 이러한 설명은 단지 예일 뿐 제한하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제2 피처 위에 또는 제2 피처 상에 제1 피처의 형성은 제1 피처 및 제2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 제1 피처와 제2 피처 사이에 추가의 피처들이 형성되어 제1 피처 및 제2 피처가 직접 접촉하지 않도록 하는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 게다가, 본 개시는 다양한 예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략함과 명료함을 위한 것으로, 이러한 반복 그 자체가 논의된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.
더욱이, "아래", "밑", "하위", "위", "상위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들이 도면들에 도시된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 요소 또는 피처의 관계를 설명하는 데 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 방향은 물론 사용 중이거나 동작 중인 디바이스의 상이한 방향을 포함하기 위한 것이다. 장치는 다른 식으로 배향될 수 있고(90도 회전 또는 다른 방향으로 있음), 그에 맞춰 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어들이 마찬가지로 이해될 수 있다.
본 개시의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 예들에 제시된 수치 값은 가능한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 각각의 테스트 측정에서 일반적으로 발견되는 편차로 인한 특정 오차를 포함한다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "약", "실질적인" 또는 "실질적으로"라는 용어는 일반적으로 주어진 값 또는 범위의 10 %, 5 %, 1 % 또는 0.5 % 이내를 의미한다. 대안적으로, "약", "실질적인" 또는 "실질적으로"라는 용어는 본 발명 기술 분야의 당업자에 의해 고려될 때 평균의 허용 가능한 표준 오차 이내를 의미한다. 동작/작업 예를 제외하고, 또는 달리 명확히 명시되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 물질의 수량, 지속 시간, 온도, 동작 조건, 양의 비율 등과 같은 모든 수치 범위, 양, 값 및 백분율은 "약", "실질적인" 또는 "실질적으로"라는 용어에 의해 모든 경우에 수정된 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 본 개시 및 첨부된 청구 범위에 제시된 수치 파라미터는 원하는 바에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도, 각각의 수치 파라미터는 보고된 유효 숫자 자릿수에 비추어 그리고 통상적인 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다. 범위는 하나의 종점에서부터 다른 종점까지로 표현되거나, 또는 두 종점 사이인 것으로 표현될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 모든 범위는 종점을 포함한다.
본 발명 기술 분야의 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 본 개시의 실시예들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시예들은 전체 하드웨어 실시예의 형태, 전체 소프트웨어 실시예의 형태(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함함) 또는 본 명세서에서 일반적으로 "회로", "블록", "모듈" 또는 "시스템"으로 모두 지칭될 수 있는 소프트웨어 양태와 하드웨어 양태를 결합한 실시예의 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들은 매체에 구현되고 컴퓨터에 의해 실행 가능한 프로그램 코드를 갖는 임의의 유형의 표현 매체에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
반도체 웨이퍼가 반도체 디바이스의 기판으로서 사용되며, 여기서 반도체 웨이퍼의 벌크 내에 도핑된 영역이 형성될 수 있다. 반도체 잉곳 또는 웨이퍼가 평행한 격자면을 갖는 결정 격자 구조로 형성된다. 반도체 잉곳의 격자면은 잉곳 또는 반도체 웨이퍼의 결정 배향 (또는 격자 배향) 각도를 결정한다. 일반적으로, 반도체 잉곳은 잉곳 전체에 걸쳐 실질적으로 동일한 결정 배향각으로 성장되며, 각도 차이는 일반적으로 무시할 수 있다. 그러나, 반도체 디바이스의 크기가 계속 감소함에 따라, 반도체 디바이스의 제조는 보다 정확한 동작 파라미터로 수행될 필요가 있다. 그렇지 않으면, 불충분한 파라미터 정확도로 수행되는 제조 동작은 제조된 반도체 디바이스에서 품질 균일성의 문제를 야기할 것이다.
본 개시에서, 반도체 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 추정 방법은 단일 테스트 웨이퍼 상에 수행된다. 제안된 추정 방법은 상이한 테스트 웨이퍼 사이의 각도 변동의 영향을 제거하기 때문에 다수의 테스트 웨이퍼를 사용하는 대안적인 추정 방법보다 더 정확하다. 또한, 반도체 잉곳 당 하나의 테스트 웨이퍼만 사용되기 때문에 테스트 웨이퍼 비용도 절감된다. 이온 주입과 같은 제조 동작은 반도체의 결정 배향각과 더 잘 일치하는 보다 정확한 투사각으로 수행될 수 있고, 더 양호한 프로파일 제어로 이온 주입에 의해 도핑된 영역이 형성될 수 있다. 제안된 방법은 또한 동일한 로트의 웨이퍼 그룹의 결정 배향각을 추정하는 비용을 감소시키는데, 일부 시나리오에서는 최소 2 개의 테스트 웨이퍼 또는 하나의 테스트 웨이퍼만 필요하기 때문이며, 이에 의해 웨이퍼 품질 제어의 오버 헤드를 감소시키고, 결정 배향각의 교정 효율을 개선한다.
도 1a는 일부 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼를 형성하는 방법(100)을 도시하는 개략도이다. 방법(100)은 결정 성장 동작(102)으로 시작한다. 이에 따라, 반도체 잉곳(103)이 형성된다. 반도체 잉곳(103)은 초크랄스키(Czochralski; Cz) 방법과 같이 당 업계에 공지된 임의의 결정 성장 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 반도체 잉곳(103)은 단결정 격자 구조를 포함하도록 성장된다. 일부 실시예들에서, 반도체 잉곳(103)은 실리콘 또는 다른 적절한 반도체 물질로 제조된 잉곳이다. 반도체 잉곳(103)이 형성된 후, 반도체 잉곳(103)으로부터 반도체 웨이퍼(110a, 110b 또는 110c)와 같은 여러 슬라이스의 반도체 웨이퍼(110)를 제조하기 위한 동작(104)이 수행된다. 동작(104)은 반도체 잉곳(103)을 미가공 웨이퍼로 슬라이싱(slicing)하고, 미가공 웨이퍼를 베벨링(beveling), 래핑(lapping), 에칭(etching) 및 연마(polishing)하여 완성된 반도체 웨이퍼(110)를 형성하는 것과 같은 하나 이상의 웨이퍼 형성 절차를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼(110)는 동일한 반도체 잉곳(103)으로 형성되는 경우 동일한 웨이퍼 로트에 속한다. 일부 실시예들에서, 완성된 반도체 웨이퍼(110)는 약 1 인치 내지 약 12 인치의 직경을 갖는다. 일부 실시예들에서, 완성된 반도체 웨이퍼(110)는 약 100 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 두께를 갖는다.
일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼(110)는 동일한 반도체 잉곳(103)으로 제조되기 때문에, 결정면, 예컨대, (100), (110) 또는 (111) 결정면과 관련된 동일한 결정 배향을 갖는 유사한 결정 구조를 갖는다. 이온 주입(이온 빔 투사으로도 지칭됨) 동작과 관련하여, 주입의 침투 깊이 및 분포는 입사 이온 빔과 격자 구조의 결정 배향각 사이의 끼인각에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. 결과적으로, 이온 빔 투사를 사용하여 반도체 웨이퍼에 형성된 웰 영역과 웰 영역을 포함하는 반도체 디바이스의 전기적 행동은 결정 배향각의 제어 정확도에 의해 영향을 받는다.
일부 실시예들에서, 각각의 반도체 웨이퍼, 예를 들어, 반도체 웨이퍼(110a, 110b 및 110c)는 반도체 웨이퍼(110a, 110b 또는 110c)의 표면에 수직인 각각의 법선(N1, N2 및 N3)을 갖는다. 이상적으로, 각각의 반도체 웨이퍼(110a, 110b 또는 110c)는 특정 결정면(예를 들어, (100) 면)과 관련된 반도체 잉곳(103)의 길이 방향 축(103L)에 평행한 동일한 방향의 결정 배향을 공유한다. 그러나, 대부분의 경우, 반도체 잉곳(103)이 슬라이싱될 때, 절단 블레이드는 길이 방향 축(103L)에 정확히 수직하지 않을 수 있다. 결과적으로, 법선(N1, N2 또는 N3)은 각각의 결정 배향 라인(110L1, 110L2 및 110L3)의 방향과 평행하지 않다. 결정 배향 라인(110L1, 110L2 또는 110L3)의 방향과 각각의 법선(N1, N2 또는 N3) 사이의 끼인각(β1, β2 또는 β3)은 본 명세서에서 반도체 웨이퍼(110a, 110b 또는 110c)의 결정 배향각으로 지칭된다. 일부 실시예들에서, 끼인각(β1, β2 및 β3)은 실질적으로 0 도이다.
일부 실시예들에서, 반도체 잉곳(103)의 결정 성장 동안, 결정 격자 구조가 위쪽으로 성장함에 따라, 결정면의 배향은 길이 방향 축(103L)을 중심으로 회전할 수 있다. 다시 말해서, 위치(108a, 108b 및 108c)에서의 실제 결정 배향 라인(110L1, 110L2 및 110L3)은 각각 약간 상이한 방향을 가리킬 수 있다. 또한, 끼인각(β1, β2 및 β3)은 동일하지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 결정 성장 동안 결정면의 회전은 반도체 잉곳(103)의 성장된 높이에 비례한다. 따라서, 끼인각(β1, β2 및 β3) 또는 동등하게는 반도체 웨이퍼(110)의 결정 배향각은 대략 선형 수학식으로 표현된다. 일부 다른 실시예들에서, 끼인각(예를 들어, β1) 또는 동등하게는 반도체 웨이퍼(110)의 결정 배향각은 동일한 반도체 잉곳(103)으로부터 2 개 이상의 다른 반도체 웨이퍼(110)의 끼인각(예를 들어, β2 및 β3)에 의해 추정될 수 있다.
도 1b는 일부 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼(110) 상에 투사되는 이온 빔(120)을 도시하는 개략도이다. 도 1b의 플롯(A)을 참조하면, xy 평면에 평행한 표면(110S)을 갖는 반도체 웨이퍼(110)가 배치된다. 도 1b의 플롯(A)은 또한 z 축의 방향으로 연장되고 표면(110S)에 수직인 법선(N)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼(110)의 결정면은 반도체 웨이퍼(110)의 결정 배향을 나타내는 결정 배향 라인(110L)에 의해 도시된 바와 같이 반도체 웨이퍼(110)의 표면(110S)과 평행하지 않을 수 있다. 법선(N)과 결정 배향 라인(110L) 사이에 결정 배향각(β)이 형성된다. 반도체 웨이퍼(110)가 xy 평면에 수직인 법선(N)을 중심으로 회전함에 따라, 결정면 및 결정 배향 라인(110L)은 또한 반도체 웨이퍼(110)의 회전과 함께 회전한다. 일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼(110)가 법선(N)을 중심으로 회전함에 따라, 결정 배향 라인(110L)은 법선(N)을 중심으로 회전한다. 노치(130N)가 기준점으로 기능 하고, 반도체 웨이퍼(110)는 노치(130)로부터 회전된 각도만큼 타겟 좌표(x0, y0)로 회전될 수 있고, 기준 라인(110R)과 타겟 라인(110T) 사이의 끼인각 또는 중심각은 본 명세서에서 비틀림각(θ)으로 지칭되며, 여기서 기준 라인(110R)은 표면(110S)의 중심으로부터 노치(130N)까지 그려진 것이며, 타겟 라인(110T)은 표면(110S)의 중심으로부터 타겟 좌표(x0, y0)까지 그려진 것이다. 일부 실시예들에서, 비틀림각(θ)은 반도체 웨이퍼(110)의 결정면 배향의 변화를 나타낸다.
이온 빔(120)은 이온 주입 동작에 사용되는 주입기와 같은 이온 주입 소스(별도로 도시되지 않음)에 의해 투사된다. 이온 빔(120) 및 법선(N)은 본 명세서에서 주입기의 투사각으로 지칭되는 끼인각(α)을 형성한다. 이온 빔(120)은 경로(120P)를 따라 반도체 웨이퍼(110)의 표면(110S)의 중심과 같은 위치 상에 투사된다.
도 1b의 플롯(B)을 참조하면, 반도체 웨이퍼(110)의 평면도 및 측면도가 도시되어 있다. 이온 빔 투사 동작 동안, 반도체 웨이퍼(110)는 xy 평면에 대해 웨이퍼 경사각(ω)으로 기울어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 반도체 웨이퍼(110)를 지지하고 유지하는 웨이퍼 스테이지(별도로 도시되지 않음)가 제공되며, 여기서 반도체 웨이퍼(110)는 웨이퍼 스테이지를 기울임으로써 기울어진다. 타겟 좌표(x0, y0)가 경사점으로 선택되었다고 가정하면, 반도체 웨이퍼(110)는 웨이퍼 스테이지를 기울임으로써 기울어지며, 여기서 타겟 좌표(x0, y0)와 연관된 타겟 라인(110T)은 xy 평면과 함께 웨이퍼 경사각(ω)을 형성한다. 웨이퍼 경사각(ω)은 타겟 라인(110T)이 xy 평면 위 또는 아래에 있는지에 따라 양 또는 음일 수 있다. 일부 실시예들에서, 결정 배향 라인(110L)의 방향은 웨이퍼 경사각(ω)의 양에 의해 변한다. 위 내용에 기초하여, 웨이퍼 경사각(ω), 비틀림각(θ) 및 투사각(α)은 함께 이온 빔(120)과 반도체 웨이퍼(110)의 결정 배향 라인(110L) 사이의 끼인각을 결정하고, 이에 의해, 반도체 웨이퍼(110)에 대한 이온 빔(120)의 주입각을 결정한다.
일부 실시예들에서, 이온 빔(120)의 투사각(α)과 결정 배향각(β) 사이의 각도 차이(α-β)는 주입된 웰 영역의 프로파일을 결정하는 인자 중 하나이다. 또한, 주입된 웰 영역이 감소된 피치, 예를 들어 약 1 ㎛ 미만을 가질 때, 웰 영역 프로파일의 편차는 더 크다. 예를 들어, 고급 CMOS 이미지 센서의 애플리케이션에서, 감지 픽셀은 0.8 ㎛ 미만의 픽셀 피치로 형성된다. 이러한 상황에서, 하나 이상의 웰이 감지 픽셀을 형성하기 위해 주입되며, 여기에서 충돌각의 편차는 0.05 도 미만이어야 한다. 이전에 논의된 바와 같이, 실제 충돌각은 주입기의 주입각에 추가하여 결정 배향각에 의해 결정된다. 그러나, 대량 생산 공정에서, 동일한 결정 배향각을 갖는 상이한 로트의 블랭크 반도체 웨이퍼를 갖는 것은 어렵다. 동일한 반도체 잉곳(103)으로 제조된 동일한 로트의 반도체 웨이퍼, 예를 들어, 도 1a의 반도체 웨이퍼(110)조차도 반도체 잉곳(103)의 전체 높이에 걸쳐 약 0.1 도의 최대 각도 편차의 결정 배향각을 포함하며, 이는 고급 CMOS 이미지 센서의 정확도 허용 오차를 초과한다. 따라서, 결정 배향각 변동의 간섭을 제거하거나 감소시키기 위해 결정 배향각의 정확한 추정을 제공할 필요가 있다.
도 2는 일부 실시예들에 따라, 반도체 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 방법(200)의 흐름도이다. 추가적인 단계들이 도 2에 도시된 단계들 전에, 그 동안에, 및 그 후에 제공될 수 있고, 아래에서 설명되는 단계들 중 일부는 본 방법(200)의 다른 실시예들을 위해 대체되거나 제거될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 단계들의 순서는 상호 교환 가능할 수 있다.
단계(202)에서, 제1 웨이퍼(110)가 수용된다. 제1 웨이퍼(110)는 또한 도 3에 도시되어 있다. 일부 실시예들에서, 제1 웨이퍼(110)는 웨이퍼 로트로부터 선택되고, 웨이퍼 로트의 테스트 웨이퍼로서 기능 한다. 일부 실시예들에서, 제1 웨이퍼(110)는 웨이퍼 스테이지 또는 플래튼(별도로 도시되지 않음) 상에 배치된다. 일부 실시예들에서, 노치(110N)가 제1 웨이퍼 상에 형성되거나 마킹된다. 제1 웨이퍼(110)가 웨이퍼 스테이지에 의해 회전될 때, 제1 웨이퍼(110)의 노치(110N)를 가리키는 마커(302)가 노치(110N)에 대한 제1 웨이퍼(110)의 기준점을 제공한다.
단계(204)에서, 도 3의 플롯(A)에 도시된 바와 같이, 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)이 제1 웨이퍼(110) 상에 정의된다. 또한, 복수의 제1 영역(312), 예를 들어, 제1 영역(312a, 312b, 312c, 312d 및 312e) 및 복수의 제2 영역(322), 예를 들어, 제2 영역(322a, 322b, 322c, 322d 및 322e)이 제1 구역 및 제2 구역에서 각각 정의된다. 일부 실시예들에서, 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)은 제1 웨이퍼(110)의 2 개의 절반을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)은 대칭 라인(S1)에 대하여 서로 대칭이다. 일부 실시예들에서, 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)은 실질적으로 동일한 면적을 가지며, 이들 각각은 제1 웨이퍼(110)의 총 면적의 절반과 동일하다. 일부 실시예들에서, 제1 구역(310)은 제2 구역(320)에 인접하고; 그러나, 일부 다른 실시예들에서, 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)은 제1 구역(310)과 제2 구역(320) 사이의 제3 구역에 의해 분리되고, 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)은 각각 제1 웨이퍼(110)의 총 면적의 절반 미만의 면적을 갖는다. 도시된 실시예에서, 제1 구역(310) 또는 제2 구역(320)은 반원형 형상을 갖고; 그러나, 다각형 형상 또는 원형 형상과 같은 다른 형상이 또한 가능하다. 도 3의 플롯(A)에 도시된 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)의 형상 및 영역은 예시를 위한 것이다. 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)의 다른 구성들이 또한 본 개시의 고려된 범위 내에 있다.
제1 영역(312)은 제1 구역(310)에서 정의된다. 제2 영역(322)은 제2 구역(320)에서 정의된다. 일부 실시예들에서, 제1 영역(312)은 상이한 형상 또는 영역을 갖는다. 예를 들어, 제1 영역(312a)은 반원형 형상을 가지며, 나머지 제1 영역(312b, 312c, 312d 및 312e) 각각은 원호 형상을 가지며; 그러나, 다각형 형상, 파이 형상 또는 원형 형상과 같은 다른 형상이 또한 가능하다. 일부 실시예들에서, 제1 영역(312a)은 나머지 제1 영역(312b, 312c, 312d 및 312e)에 인접한다. 제1 영역(312a)은 제1 영역(312b, 312c, 312d 및 312e) 및 제2 구역(320)의 제1 영역(322a)에 의해 측면으로 둘러싸일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 영역(312a 내지 312e)은 서로 인접한다. 일부 실시예들에서, 제1 영역(312a 내지 312e)은 서로 이격되어 있다. 도시된 예에서, 제1 구역(310)은 5 개의 제1 영역(312a 내지 312e)으로 분할된다. 그러나, 다른 수의 제1 영역(312)이 또한 가능하다.
일부 실시예들에서, 제2 영역(322)은 상이한 형상 또는 영역을 갖는다. 예를 들어, 제2 영역(322a)은 반원형 형상을 가지며, 나머지 제2 영역(322b, 322c, 322d 및 322e) 각각은 원호 형상을 가지며; 그러나, 다각형 형상, 파이 형상 또는 원형 형상과 같은 다른 형상이 또한 가능하다. 일부 실시예들에서, 제2 영역(322a)은 나머지 제2 영역(322b, 322c, 322d 및 322e)에 인접한다. 제2 영역(322a)은 제2 영역(322b, 322c, 322d, 322e) 및 제1 구역(310)의 제1 영역(312a)에 의해 측면으로 둘러싸일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 영역(322a 내지 322e)은 서로 인접한다. 일부 실시예들에서, 제2 영역(322a 내지 322e)은 서로 이격되어 있다. 도시된 예에서, 제2 구역(320)은 5 개의 제2 영역(322a 내지 322e)으로 분할된다. 그러나, 다른 수의 제2 영역(322)이 또한 가능하다.
일부 실시예들에서, 제1 영역(312) 중 하나, 예를 들어, 제1 영역(312a) 및 제2 영역(322) 중 하나, 예를 들어, 제2 영역(322a)이 쌍을 이룬다. 일부 실시예들에서, 쌍을 이루는 제1 영역(312a) 및 제2 영역(322a)은 대칭 라인(S1)에 대하여 대칭이다. 일부 실시예들에서, 쌍을 이루는 제1 영역(312a) 및 제2 영역(322a)은 동일한 영역 및 형상을 갖는다. 유사하게, 제1 영역(312b)(312c, 312d 또는 312e)은 제2 영역(322b)(322c, 322d 또는 322e)과 쌍을 이루고, 제1 영역(312b)(312c, 312d 또는 312e) 및 제2 영역(322b)(322c, 322d 또는 322e)은 대칭 라인(S1)에 대하여 대칭이다.
단계(206)에서, 도 4의 플롯(A)에 도시된 바와 같이, 제1 이온 빔(402)이 제1 영역(312) 상에 투사되는 제1 이온 빔 투사가 수행된다. 제1 열파동(404)이 제1 이온 빔(402)에 응답하여 수신된다. 일부 실시예들에서, 주입기는 개별 제1 이온 빔(402)을 개별 제1 영역(312) 상에 한 번에 하나씩 투사하도록 구성되며, 여기서 각각의 제1 이온 빔(402)은 동일한 에너지 및 동일한 주입각(α)으로 상이한 시간에 투사되며, 각각의 개별 제1 영역(312)은 각각의 웨이퍼 경사각(ω)으로 개별 제1 이온 빔(402)을 수신한다. 일부 실시예들에서, 주입기는 상이한 경사각(ω)으로 제1 이온 빔(402)을 반복적으로 투사하며, 여기서 경사각(ω)은 각도 차이(K1)를 갖는다. 예를 들어, 각도 차이(K1)는 0.2 °이고, 주입기는 -0.4 도, -0.2 도, 0 도, 0.2 도 및 0.4 도의 각각의 웨이퍼 경사각(ω)으로 제1 영역(312a 내지 312e)에 대해 제1 이온 빔(402)을 5 회 투사하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제2 구역(320)은 제1 이온 빔 투사 동안 제1 이온 빔(402)을 수신하는 것이 방지된다.
제1 이온 빔(402)이 제1 웨이퍼(110)의 표면(110S) 상에 투사될 때, 제1 이온 빔(402)의 이온화된 입자는 주입기에 의해 가속되어 제1 웨이퍼(110)의 내부 격자 구조 내로 침투한다. 제1 이온 빔(402)의 이온화된 입자의 일부는 격자 구조에서 원자와 충돌하여 바깥쪽으로 전파되는 제1 열파동(404)을 생성한다. 온도계와 같은 열파동 검출기가 제1 이온 빔(402)과 격자 구조의 충돌로 인한 제1 열파동(404)을 수신하기 위해 사용된다. 제1 열파동(404)의 강도 또는 온도는 충돌 정도에 의해 결정되며, 이는 제1 이온 빔(402)의 실제 충돌각과 관련이 있다. 제1 이온 빔(402)이 상이한 웨이퍼 경사각(ω)으로 개별 제1 영역(312) 상에 투사되기 때문에, 상이한 웨이퍼 경사각(ω)에 대한 제1 열파동(404)은 상이한 파동 강도를 갖는다.
일부 실시예들에서, 제1 이온 빔(402)은 0 도의 웨이퍼 경사각(ω)을 가정하여 각도 차이(α-β)로 표현되는 충돌각에서 각각의 제1 영역(312)에 충돌한다. 웨이퍼 경사각(ω)을 튜닝함으로써, 이온화된 입자와 격자 원자 사이의 더 큰 이온 침투 및 더 적은 충돌을 달성하기 위해 실제 충돌각을 (α-β)보다 작게 만들 수 있고, 따라서 각각의 제1 열파동(414)이 감소된 파동 강도를 갖게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 경사각(ω)이 주입각(α)과 결정 배향각(β) 사이의 끼인각(α-β)을 보상하기 위해 튜닝될 때, 제1 이온 빔(402)은 가장 작은 충돌각(실질적으로 0 도)에서 결정면에 충돌하여, 제1 열파동(404)의 최소 파동 강도를 초래한다.
단계(208)에서, 도 3의 플롯(B)을 또한 참조하면, 제1 웨이퍼(110)는 웨이퍼 스테이지를 사용하여 비틀림각(θ)만큼 회전된다. 일부 실시예들에서, 비틀림각(θ)은 180 도로 설정되고; 그러나, 비틀림각(θ)의 다른 값들이 또한 가능하다. 비틀림각(θ)이 180 도로 설정된 실시예에서, 제1 웨이퍼(110)는 180 도만큼 회전되어, 노치(110N)가 마커(302)로부터 멀어지게 하고, 제1 영역(312a 내지 312e)과 제2 영역(322a 내지 322e)의 상대 위치는 대칭 라인(S1)에 대해 상호 교환된다.
단계(210)에서, 도 4의 플롯(B)을 다시 참조하면, 제2 이온 빔(412)이 제2 영역(322) 상에 투사되는 제2 이온 빔 투사가 수행된다. 제2 열파동(414)이 제2 이온 빔(412)에 응답하여 수신된다. 일부 실시예들에서, 주입기는 개별 제2 이온 빔(412)을 개별 제2 영역(322) 상에 한 번에 하나씩 투사하도록 구성되며, 여기서 각각의 제2 이온 빔(412)은 동일한 에너지 및 동일한 주입각(α)으로 상이한 시간에 투사되며, 각각의 개별 제2 영역(322)은 각각의 웨이퍼 경사각(ω)으로 개별 제2 이온 빔(412)을 수신한다. 일부 실시예들에서, 제1 이온 빔(402) 및 제2 이온 빔(412)은 동일한 주입 에너지 및 주입각(α)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 경사각(ω)은 각도 차이(K2)를 갖는다. 예를 들어, 각도 차이(K2)는 0.2 °이고, 주입기는 -0.4 도, -0.2 도, 0 도, 0.2 도 및 0.4 도의 각각의 웨이퍼 경사각으로 제2 영역(322a 내지 322e) 상에 5 개의 제2 이온 빔(412)을 투사하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 각도 차이(K1)는 각도 차이(K2)와 동일하거나 상이하다. 일부 실시예들에서, 제1 구역(310)은 제2 이온 빔 투사 동안 제2 이온 빔(412)을 수신하는 것이 방지된다.
제2 이온 빔(412)이 제1 웨이퍼(110)의 표면(110S) 상에 투사될 때, 제2 이온 빔(412)의 이온화된 입자는 주입기에 의해 가속되어 제1 웨이퍼(110)의 내부 격자 구조 내로 침투한다. 제2 이온 빔(412)의 이온화된 입자의 일부는 격자 구조에서 원자와 충돌하여 바깥쪽으로 전파되는 제2 열파동(414)을 생성한다. 온도계와 같은 열파동 검출기가 제2 이온 빔(412)과 격자 구조의 충돌로 인한 제2 열파동(414)을 수신하기 위해 사용된다. 제2 열파동(414)의 강도 또는 온도는 충돌 정도에 의해 결정되며, 이는 제2 이온 빔(412)의 실제 충돌각과 관련이 있다. 제2 이온 빔(412)이 상이한 웨이퍼 경사각(ω)으로 개별 제2 영역(322) 상에 투사되기 때문에, 상이한 웨이퍼 경사각(ω)에 대한 제2 열파동(414)은 상이한 파동 강도를 갖는다.
도 4의 플롯(A) 및 플롯(B)을 참조하면, 180 도의 비틀림각(θ)만큼 제1 웨이퍼(110)의 회전으로 인해, 결정 배향각(β 및 -β)은 부호로 구별된다. 일부 실시예들에서, 0 도의 웨이퍼 경사각(ω)을 가정하면, 제2 이온 빔(412)은 (α+β)의 충돌각으로 제2 영역(322)에 충돌한다. 웨이퍼 경사각(ω)을 튜닝함으로써, 이온화된 입자와 격자 원자 사이의 더 큰 이온 침투 및 더 적은 충돌을 달성하기 위해 실제 충돌각을 (α+β)보다 작게 만들 수 있고, 따라서 각각의 제2 열파동(414)의 파동 강도를 감소시킨다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 경사각(ω)이 끼인각(α+β)을 보상하기 위해 튜닝될 때, 제2 이온 빔(412)은 가장 작은 충돌각(실질적으로 0 도)에서 결정면에 충돌하여, 제2 열파동(414)의 최소 파동 강도를 초래한다.
단계(212)에서, 제1 웨이퍼(110)의 제1 결정 배향각(β)은 제1 이온 빔(402), 제2 이온 빔(412), 제1 열파동(404) 및 제2 열파동(414)에 기초하여 추정된다. 일부 실시예들에서, 주입기의 주입각은 또한 제1 이온 빔(402), 제2 이온 빔(412), 제1 열파동(404) 및 제2 열파동(414)에 기초하여 추정된다. 도 5를 참조하면, 일부 실시예들에 따라, 개략적인 그래프(500)가 열파동 강도 대 웨이퍼 경사각(ω)을 도시한다. 제1 열파동(404) 및 제2 열파동(414)의 강도는 그래프(500)에 그려져 있다. 다이아몬드 마커는 상이한 웨이퍼 경사각(ω)에서의 제1 열파동(404)의 강도를 나타내고, 사각형 마커는 상이한 웨이퍼 경사각(ω)에서의 제2 열파동(414)의 강도를 나타낸다.
점선으로 도시된 바와 같이, 제1 열파동(404)의 측정치에 최상으로 맞는 곡선을 생성하기 위해 곡선 맞춤 동작이 수행된다. 유사하게, 실선으로 도시된 바와 같이, 제2 열파동(414)의 측정치에 최상으로 맞는 곡선을 생성하기 위해 다른 곡선 맞춤 동작이 수행된다. 이어서, 제1 열파동(404)의 최소 강도를 달성하는 웨이퍼 경사각(ω1)이 결정된다. 유사하게, 제2 열파동(414)의 최소 강도를 달성하는 다른 웨이퍼 경사각(ω2)이 결정된다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 경사각(ω1 또는 ω2)의 값은 제1 열파동(404) 또는 제2 열파동(414)의 곡선을 설명하는 수학식을 푸는 것에 의해 결정된다.
이전에 논의된 바와 같이, 제1 열파동(404)의 최소 파동 강도로 이어지는 웨이퍼 경사각(ω1)은 각도 차이(α-β)에 대응하는 반면, 제2 열파동(414)의 최소 파동 강도로 이어지는 웨이퍼 경사각(ω2)은 각도 차이(α+β)에 대응한다. 따라서, 주입각(α) 및 결정 배향각(β)의 값은 선형 대수를 통해 추정될 수 있으며, 다음과 같이 표현될 수 있다.
α = (ω1 + ω2 )/2
β = (ω2 - ω1 )/2
도 6은 일부 실시예들에 따라, 반도체 디바이스를 제조하는 방법(600)의 흐름도이다. 추가적인 단계들이 도 6에 도시된 단계들 전에, 그 동안에, 및 그 후에 제공될 수 있고, 아래에서 설명되는 단계들 중 일부는 본 방법(600)의 다른 실시예들을 위해 대체되거나 제거될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 단계들의 순서는 상호 교환 가능할 수 있다.
단계(602)에서, 제1 웨이퍼가 수용된다. 일부 실시예들에서, 제1 웨이퍼는 도 1a의 웨이퍼(110a) 및 도 3 및 도 4의 웨이퍼(110)이다. 단계(604)에서, 제1 구역 및 제2 구역이 제1 웨이퍼 상에 정의된다. 일부 실시예들에서, 제1 구역 및 제2 구역은 도 3의 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)이다. 일부 실시예들에서, 제1 영역(312)이 제1 구역(310)에서 정의되고, 제2 영역(322)이 제2 구역(320)에서 정의된다.
단계(606)에서, 제1 이온 빔 투사 및 제2 이온 빔 투사가 수행되며, 여기서 각각의 제1 이온 빔 투사 및 제2 이온 빔 투사에 의해, 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔이 제1 웨이퍼의 제1 구역 및 제2 구역 상에 각각 투사된다. 일부 실시예들에서, 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔은 각각 제1 이온 빔(402) 및 제2 이온 빔(412)이다. 일부 실시예들에서, 제1 영역 및 제2 영역은 각각의 주입기 경사각으로 제1 이온 빔 투사 및 제2 이온 빔 투사를 각각 수신한다. 일부 실시예들에서, 제1 열파동 및 제2 열파동이 각각 제1 이온 빔 투사 및 제2 이온 빔 투사에 응답하여 수신된다. 일부 실시예들에서, 단계(606)에서의 제1 이온 빔 투사 또는 제2 이온 빔 투사는 단계(206, 208 및 210)의 것과 유사한 방식으로 수행된다.
단계(608)에서, 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각이 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔에 기초하여 추정된다. 일부 실시예들에서, 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각은 제1 열파동 및 제2 열파동에 기초하여 추가로 추정된다. 일부 실시예들에서, 주입기의 주입각은 또한 제1 이온 빔, 제2 이온 빔, 제1 열파동 및 제2 열파동에 기초하여 단계(608)에서 추정된다. 일부 실시예들에서, 단계(608)에서의 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각 및 주입기의 주입각의 추정은 단계(212)의 것과 유사한 방식으로 수행된다.
단계(610)에서, 제2 웨이퍼가 수용된다. 일부 실시예들에서, 제2 웨이퍼는 도 1a의 웨이퍼(110b) 및 도 3 및 도 4의 웨이퍼(110)이다. 일부 실시예들에서, 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼는 테스트 웨이퍼이다. 일부 실시예들에서, 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼는 동일한 반도체 잉곳으로 제조되고, 하나 이상의 다른 웨이퍼에 의해 반도체 잉곳에서 분리된다. 일부 실시예들에서, 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼는 동일한 웨이퍼 로트에 속하고, 하나 이상의 다른 웨이퍼에 의해 분리된다.
단계(612)에서, 제3 구역 및 제4 구역이 제2 웨이퍼 상에 정의된다. 일부 실시예들에서, 제3 구역 및 제4 구역은 도 3의 제1 구역(310) 및 제2 구역(320)이다. 일부 실시예들에서, 제1 영역(312)이 제1 구역(310)에서 정의되고, 제2 영역(322)이 제2 구역(320)에서 정의된다.
단계(614)에서, 제3 이온 빔 투사 및 제4 이온 빔 투사가 수행되며, 여기서 각각의 제3 이온 빔 투사 및 제4 이온 빔 투사에 의해, 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔이 제2 웨이퍼의 제3 구역 및 제4 구역 상에 각각 투사된다. 일부 실시예들에서, 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔은 각각 제1 이온 빔(402) 및 제2 이온 빔(412)이다. 일부 실시예들에서, 제2 웨이퍼의 제1 영역(312) 및 제2 영역(322)은 각각의 주입기 경사각으로 제3 이온 빔 투사 및 제4 이온 빔 투사를 각각 수신한다. 일부 실시예들에서, 제3 열파동 및 제4 열파동이 각각 제3 이온 빔 투사 및 제4 이온 빔 투사에 응답하여 수신된다. 일부 실시예들에서, 단계(614)에서의 제3 이온 빔 투사 또는 제4 이온 빔 투사는 단계(206, 208 및 210)의 것과 유사한 방식으로 수행된다.
단계(616)에서, 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각이 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔에 기초하여 추정된다. 일부 실시예들에서, 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각은 제3 열파동 및 제4 열파동에 기초하여 추가로 추정된다. 일부 실시예들에서, 주입기의 주입각은 또한 제3 이온 빔, 제4 이온 빔, 제3 열파동 및 제4 열파동에 기초하여 단계(616)에서 추정된다. 일부 실시예들에서, 단계(616)에서의 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각 및 주입기의 주입각의 추정은 단계(212)의 것과 유사한 방식으로 수행된다.
단계(618)에서, 제3 웨이퍼가 수용된다. 일부 실시예들에서, 제3 웨이퍼는 반도체 디바이스를 제조하기 위해 준비된 웨이퍼이다. 일부 실시예들에서, 제3 웨이퍼는 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼가 제조되는 반도체 잉곳으로부터 제조된다. 일부 실시예들에서, 제3 웨이퍼는 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼와 동일한 웨이퍼 로트에 속한다. 일부 실시예들에서, 제3 웨이퍼는 제1 웨이퍼와 제2 웨이퍼 사이의 반도체 잉곳의 한 위치에 있다.
단계(620)에서, 제3 웨이퍼의 제3 결정 배향각이 제1 결정 배향각 및 제2 결정 배향각에 기초하여 결정된다. 일부 실시예들에서, 제3 웨이퍼의 제3 결정 배향각은 반도체 잉곳에서 제1 웨이퍼, 제2 웨이퍼 및 제3 웨이퍼 사이의 거리에 기초하여 제1 결정 배향각 및 제2 결정 배향각의 보간 또는 외삽에 의해 결정된다. 일부 실시예들에서, 제3 웨이퍼의 제3 결정 배향각은 제1 웨이퍼 결정 배향각 및 제2 웨이퍼 결정 배향각의 산술 평균이다. 일부 실시예들에서, 동일한 반도체 잉곳에서 제4 웨이퍼의 제4 결정 배향각이 수신되고, 제3 웨이퍼의 제3 결정 배향각은 제1 결정 배향각, 제2 결정 배향각 및 제4 결정 배향각에 기초하여, 예를 들어, 곡선 맞춤 또는 선형 회귀와 같은 적절한 근사법을 통해 결정된다.
일부 실시예들에서, 단계(606 및 614)에서의 이온 빔 투사를 수행하기 위해 사용된 주입기는 동일한 주입기이며, 주입기의 최종 주입각은 단계(608 및 616)에서 수행된 주입기의 주입각의 추정 결과에 기초하여 결정된다. 일부 실시예들에서, 최종 주입각은 단계(608 및 616)에서 수행된 제1 웨이퍼 및 제2 웨이퍼에 대한 주입각의 추정 결과를 평균화함으로써 결정된다.
단계(622)에서, 제3 결정 배향각에 따라 제3 웨이퍼 상에 이온 주입이 수행된다. 일부 실시예들에서, 제3 웨이퍼는 테스트 웨이퍼가 아니며, 이온 주입은 반도체 디바이스를 제조하기 위해 제3 웨이퍼에 웰 영역을 제조하도록 수행된다. 일부 실시예들에서, 이온 주입은 주입기의 주입각에 따라 제3 웨이퍼 상에 수행된다.
도 7은 일부 실시예들에 따라, 반도체 디바이스를 제조하는 방법(700)의 흐름도이다. 추가적인 단계들이 도 7에 도시된 단계들 전에, 그 동안에, 및 그 후에 제공될 수 있고, 아래에서 설명되는 단계들 중 일부는 본 방법(700)의 다른 실시예들을 위해 대체되거나 제거될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 단계들의 순서는 상호 교환 가능할 수 있다.
단계(702)에서, 복수의 웨이퍼가 수용된다. 일부 실시예들에서, 복수의 웨이퍼는 동일한 웨이퍼 로트 또는 상이한 웨이퍼 로트에 속한다. 일부 실시예들에서, 복수의 웨이퍼는 동일한 반도체 잉곳 또는 상이한 반도체 잉곳으로 제조된다. 단계(704)에서, 복수의 웨이퍼의 결정 배향각이 추정된다. 일부 실시예들에서, 복수의 웨이퍼 각각의 결정 배향각은 단계(212)에서 결정 배향각이 추정되는 방법(200) 또는 다른 웨이퍼의 결정 배향각에 기초하여 단계(620)에서 결정 배향각이 추정되는 방법(600)을 사용하여 결정된다. 일부 실시예들에서, 결정 배향각은 다른 적합한 방법에 의해 추정된다. 일부 실시예들에서, 주입기의 주입각이 또한 단계(704)에서 추정된다. 일부 실시예들에서, 복수의 웨이퍼는 하나 이상의 테스트 웨이퍼를 포함하고, 테스트 웨이퍼의 결정 배향각이 추정된다. 나머지 복수의 웨이퍼의 결정 배향각은 테스트 웨이퍼의 추정된 결정 배향각에 기초하여 결정된다.
단계(706)에서, 테스트 웨이퍼가 있는 경우 테스트 웨이퍼를 제외한 복수의 웨이퍼는 결정 배향각에 따라 하나 이상의 웨이퍼 그룹으로 분류된다. 일부 실시예들에서, 각각의 웨이퍼 그룹은 대표 결정 배향각에 의해 식별된다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼 그룹의 수는 분류된 결정 배향각의 입도에 기초하여 결정된다. 웨이퍼 그룹에서 웨이퍼의 결정 배향각의 표준 편차가 작을수록 각각의 웨이퍼 그룹에 대해 보다 정확한 대표 결정 배향각을 야기하는 더 많은 웨이퍼 그룹이 필요할 수 있다. 각각의 웨이퍼 그룹의 웨이퍼는 동일하거나 상이한 반도체 잉곳에서 생겨날 수 있다.
단계(708)에서, 특정 웨이퍼 그룹으로부터 적어도 하나의 웨이퍼가 선택된다. 단계(710)에서, 적어도 하나의 선택된 웨이퍼 상에 이온 주입 동작이 수행된다. 일부 실시예들에서, 이온 주입 동작은 주입기의 추정된 경사각 및 적어도 하나의 웨이퍼가 선택되는 웨이퍼 그룹의 대표 결정 배향각에 따라 주입기를 사용하여 수행된다. 선택된 웨이퍼가 일반적인 대표 결정 배향각을 공유하기 때문에, 대량 생산 과정에서 상이한 웨이퍼 사이의 결정 배향각의 변동을 최소화하거나 제거함으로써 이들 웨이퍼에 대해 보다 정확한 경사각으로 이온 주입 동작이 수행될 수 있다.
도 8은 일부 실시예들에 따라, 결정 배향각 추정 방법을 구현하는 시스템(800)의 개략도이다. 시스템(800)은 하나 이상의 프로세서(801), 네트워크 인터페이스(803), 입출력(I/O) 디바이스(805), 저장 장치(807), 메모리(809) 및 버스(808)를 포함한다. 버스(808)는 네트워크 인터페이스(803), I/O 디바이스(805), 저장 장치(807), 메모리(809) 및 프로세서(801)를 서로 결합한다.
프로세서(801)는 본 개시의 도면을 참조하여 설명되고 도시된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성된 툴을 포함하는 프로그램 명령을 실행하도록 구성된다. 따라서, 툴은 하나 이상의 반도체 처리 디바이스의 결정 배향각을 추정 및 제공하는 단계, 및 주입기의 경사각과 같은 파라미터를 튜닝하는 단계를 실행하도록 구성된다.
네트워크 인터페이스(803)는 네트워크(도시되지 않음)를 통해 원격으로 저장된 프로그램 명령 및 프로그램 명령에 의해 액세스된 데이터에 액세스하도록 구성된다.
I/O 디바이스(805)는 시스템(800)과의 사용자 상호 작용을 가능하게 하도록 구성된 입력 디바이스 및 출력 디바이스를 포함한다. 일부 실시예들에서, 입력 디바이스는, 예를 들어, 키보드, 마우스 및 다른 디바이스를 포함한다. 출력 디바이스는, 예를 들어, 디스플레이, 프린터 및 다른 디바이스를 포함한다.
저장 장치(807)는 프로그램 명령 및 프로그램 명령에 의해 액세스된 데이터를 저장하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 저장 장치(807)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체, 예를 들어, 자기 디스크 및 광 디스크를 포함한다.
메모리(809)는 프로세서(801)에 의해 실행될 프로그램 명령 및 프로그램 명령에 의해 액세스된 데이터를 저장하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 메모리(809)는 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 일부 다른 휘발성 저장 장치, 판독 전용 메모리(read only memory; ROM) 및 일부 다른 비휘발성 저장 장치의 임의의 조합을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 방법은: 제1 웨이퍼를 수용하는 단계; 제1 웨이퍼 상에 제1 구역 및 제2 구역을 정의하는 단계; 제1 구역 및 제2 구역에 대한 복수의 제1 영역 및 제2 영역을 각각 정의하는 단계; 제1 영역 상에 제1 이온 빔을 투사하고, 제1 이온 빔에 응답하여 제1 열파동을 수신하는 단계; 제1 웨이퍼를 비틀림각만큼 회전시키는 단계; 제2 영역 상에 제2 이온 빔을 투사하고, 제2 이온 빔에 응답하여 제2 열파동을 수신하는 단계; 및 제1 이온 빔, 제2 이온 빔, 제1 열파동 및 제2 열파동에 기초하여 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 방법은: 제1 웨이퍼 상에 제1 구역 및 제2 구역을 정의하는 단계; 제1 구역 및 제2 구역 상에 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔을 각각 투사하는 단계; 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔에 기초하여 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계; 제2 웨이퍼 상에 제3 구역 및 제4 구역을 정의하는 단계; 제3 구역 및 제4 구역 상에 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔을 각각 투사하는 단계; 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔에 기초하여 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각을 추정하는 단계; 및 제1 결정 배향각 및 제2 결정 배향각에 기초하여 제3 웨이퍼의 제3 결정 배향각을 추정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 방법은: 복수의 웨이퍼를 수용하는 단계; 복수의 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 단계; 결정 배향각에 따라 복수의 웨이퍼를 웨이퍼 그룹으로 분류하는 단계; 웨이퍼 그룹 중 하나로부터 적어도 하나의 웨이퍼를 선택하는 단계; 및 웨이퍼 그룹 중 하나의 대표 결정 배향각에 따라 적어도 하나의 웨이퍼 상에 이온 주입 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
본 개시의 양태들을 본 발명 기술 분야의 당업자가 보다 잘 이해할 수 있도록 앞에서는 여러 개의 실시예들의 피처들을 약술했다. 본 발명 기술 분야의 당업자는 여기서 소개한 실시예들의 동일한 목적들을 수행 및/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 공정들 및 구조물들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시를 자신들이 손쉽게 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 본 발명 기술 분야의 당업자는 또한 이와 같은 등가적 구성들이 본 개시의 사상과 범위를 이탈하지 않는다는 것과, 본 개시의 사상과 범위를 이탈하지 않고서 본 발명 기술 분야의 당업자가 다양한 변경들, 대체들, 및 변화들을 본 발명에서 행할 수 있다는 것을 자각해야 한다.
[실시예 1]
방법에 있어서,
제1 웨이퍼를 수용하는 단계;
상기 제1 웨이퍼 상에 제1 구역 및 제2 구역을 정의하는 단계;
상기 제1 구역 및 상기 제2 구역에 대한 복수의 제1 영역 및 제2 영역을 각각 정의하는 단계;
상기 제1 영역 상에 제1 이온 빔을 투사하고, 상기 제1 이온 빔에 응답하여 제1 열파동을 수신하는 단계;
상기 제1 웨이퍼를 비틀림각만큼 회전시키는 단계;
상기 제2 영역 상에 제2 이온 빔을 투사하고, 상기 제2 이온 빔에 응답하여 제2 열파동을 수신하는 단계; 및
상기 제1 이온 빔과 상기 제2 이온 빔 및 상기 제1 열파동과 상기 제2 열파동에 기초하여 상기 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계
를 포함하는 방법.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서,
상기 제1 영역 상에 제1 이온 빔을 투사하는 단계는, 상기 제1 이온 빔 각각을 상이한 시간에 상기 제1 영역 각각에 투사하고 상기 제1 웨이퍼를 각각의 제1 경사각만큼 기울이는 단계를 포함하며, 상기 제1 경사각은 각도 차이를 갖는 것인, 방법.
[실시예 3]
실시예 1에 있어서,
상기 제2 영역 상에 제2 이온 빔을 투사하는 단계는, 상기 제2 이온 빔 각각을 상이한 시간에 상기 제2 영역 각각에 투사하고 상기 제1 웨이퍼를 각각의 제2 경사각만큼 기울이는 단계를 포함하며, 상기 제2 경사각은 제2 차이 값에 의해 구분되는 것인, 방법.
[실시예 4]
실시예 1에 있어서,
상기 비틀림각은 실질적으로 180 도인 것인, 방법.
[실시예 5]
실시예 1에 있어서,
상기 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계는, 상기 제1 열파동 및 상기 제2 열파동의 제1 강도 및 제2 강도를 각각 측정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
[실시예 6]
실시예 1에 있어서,
제2 웨이퍼를 수용하고 상기 제2 웨이퍼 상에 제3 구역 및 제4 구역을 정의하는 단계 - 상기 제1 웨이퍼 및 상기 제2 웨이퍼는 동일한 잉곳(ingot)으로 제조됨 - ;
상기 제3 구역 및 상기 제4 구역 상에 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔을 각각 투사하는 단계; 및
상기 제3 이온 빔 및 상기 제4 이온 빔에 따라 상기 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각을 추정하는 단계
를 더 포함하는 방법.
[실시예 7]
실시예 6에 있어서,
상기 잉곳으로부터 제3 웨이퍼를 수용하는 단계; 및
상기 제1 결정 배향각 및 상기 제2 결정 배향각에 기초하여 상기 제3 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 단계
를 더 포함하는 방법.
[실시예 8]
실시예 7에 있어서,
상기 제3 웨이퍼의 결정 배향각은 상기 제1 결정 배향각 및 상기 제2 결정 배향각의 산술 평균을 포함하는 것인, 방법.
[실시예 9]
실시예 1에 있어서,
상기 제1 이온 빔과 상기 제2 이온 빔 및 상기 제1 열파동과 상기 제2 열파동에 기초하여 상기 제1 이온 빔 및 상기 제2 이온 빔을 투사하는 주입기의 주입각을 추정하는 단계
를 더 포함하는 방법.
[실시예 10]
실시예 9에 있어서,
제3 결정 배향각 및 상기 주입각에 따라 제3 웨이퍼 상에 이온 주입을 수행하는 단계
를 더 포함하는 방법.
[실시예 11]
실시예 1에 있어서,
상기 제1 구역 및 상기 제2 구역은 반원형 형상을 갖는 것인, 방법.
[실시예 12]
실시예 1에 있어서,
상기 제1 영역은 나머지 제1 영역 및 상기 제2 구역에 의해 측면으로 둘러싸인 제1 중앙 영역을 포함하는 것인, 방법.
[실시예 13]
방법에 있어서,
제1 웨이퍼 상에 제1 구역 및 제2 구역을 정의하는 단계;
상기 제1 구역 및 상기 제2 구역 상에 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔을 각각 투사하는 단계;
상기 제1 이온 빔 및 상기 제2 이온 빔에 기초하여 상기 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계;
제2 웨이퍼 상에 제3 구역 및 제4 구역을 정의하는 단계;
상기 제3 구역 및 상기 제4 구역 상에 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔을 각각 투사하는 단계;
상기 제3 이온 빔 및 상기 제4 이온 빔에 기초하여 상기 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각을 추정하는 단계; 및
상기 제1 결정 배향각 및 상기 제2 결정 배향각에 기초하여 제3 웨이퍼의 제3 결정 배향각을 추정하는 단계
를 포함하는 방법.
[실시예 14]
실시예 13에 있어서,
반도체 잉곳을 형성하고, 상기 반도체 잉곳을 슬라이싱하여 상기 제1 웨이퍼, 상기 제2 웨이퍼, 및 상기 제3 웨이퍼를 형성하는 단계
를 더 포함하는 방법.
[실시예 15]
실시예 13에 있어서,
상기 제1 구역 및 상기 제2 구역 상에 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔을 투사하는 단계는, 상기 제1 구역의 제1 영역 상에 상기 제1 이온 빔 중 하나를 투사하고 상기 제2 구역의 제2 영역 상에 상기 제2 이온 빔 중 하나를 투사하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 이온 빔 중 하나와 상기 제2 이온 빔 중 하나는 동일한 에너지 및 주입각을 갖는 것인, 방법.
[실시예 16]
실시예 15에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 상기 제1 웨이퍼의 대칭 라인에 대하여 대칭인 것인, 방법.
[실시예 17]
방법에 있어서,
복수의 웨이퍼를 수용하는 단계;
상기 복수의 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 단계;
상기 결정 배향각에 따라 상기 복수의 웨이퍼를 웨이퍼 그룹으로 분류하는 단계;
상기 웨이퍼 그룹 중 하나의 그룹으로부터 적어도 하나의 웨이퍼를 선택하는 단계; 및
상기 웨이퍼 그룹 중 하나의 그룹의 대표 결정 배향각에 따라 상기 적어도 하나의 웨이퍼 상에 이온 주입 동작을 수행하는 단계
를 포함하는 방법.
[실시예 18]
실시예 17에 있어서,
상기 이온 주입 동작을 수행하는 주입기의 주입각을 추정하는 단계
를 더 포함하고, 상기 이온 주입 동작은 상기 주입각에 따라 수행되는 것인, 방법.
[실시예 19]
실시예 17에 있어서,
상기 복수의 웨이퍼는 테스트 웨이퍼를 포함하고, 상기 복수의 웨이퍼의 상기 결정 배향각을 추정하는 단계는, 나머지 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하기 전에 상기 테스트 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
[실시예 20]
실시예 19에 있어서,
상기 테스트 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 단계는, 상이한 웨이퍼 경사각으로 상기 테스트 웨이퍼의 상이한 영역 상에 이온 빔을 투사하는 단계를 포함하는 것인, 방법.

Claims (10)

  1. 방법에 있어서,
    제1 웨이퍼를 수용하는 단계;
    상기 제1 웨이퍼 상에 제1 구역 및 제2 구역을 정의하는 단계;
    상기 제1 구역 및 상기 제2 구역에 대한 복수의 제1 영역 및 제2 영역을 각각 정의하는 단계;
    상기 제1 영역 상에 제1 이온 빔을 투사하고, 상기 제1 이온 빔에 응답하여 제1 열파동을 수신하는 단계;
    상기 제1 웨이퍼를 비틀림각만큼 회전시키는 단계;
    상기 제2 영역 상에 제2 이온 빔을 투사하고, 상기 제2 이온 빔에 응답하여 제2 열파동을 수신하는 단계; 및
    상기 제1 이온 빔과 상기 제2 이온 빔 및 상기 제1 열파동과 상기 제2 열파동에 기초하여 상기 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역 상에 제1 이온 빔을 투사하는 단계는, 상기 제1 이온 빔 각각을 상이한 시간에 상기 제1 영역 각각에 투사하고 상기 제1 웨이퍼를 각각의 제1 경사각만큼 기울이는 단계를 포함하며, 상기 제1 경사각은 각도 차이를 갖는 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역 상에 제2 이온 빔을 투사하는 단계는, 상기 제2 이온 빔 각각을 상이한 시간에 상기 제2 영역 각각에 투사하고 상기 제1 웨이퍼를 각각의 제2 경사각만큼 기울이는 단계를 포함하며, 상기 제2 경사각은 제2 차이 값에 의해 구분되는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계는, 상기 제1 열파동 및 상기 제2 열파동의 제1 강도 및 제2 강도를 각각 측정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제2 웨이퍼를 수용하고 상기 제2 웨이퍼 상에 제3 구역 및 제4 구역을 정의하는 단계 - 상기 제1 웨이퍼 및 상기 제2 웨이퍼는 동일한 잉곳(ingot)으로 제조됨 - ;
    상기 제3 구역 및 상기 제4 구역 상에 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔을 각각 투사하는 단계; 및
    상기 제3 이온 빔 및 상기 제4 이온 빔에 따라 상기 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각을 추정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이온 빔과 상기 제2 이온 빔 및 상기 제1 열파동과 상기 제2 열파동에 기초하여 상기 제1 이온 빔 및 상기 제2 이온 빔을 투사하는 주입기의 주입각을 추정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구역 및 상기 제2 구역은 반원형 형상을 갖는 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 나머지 제1 영역 및 상기 제2 구역에 의해 측면으로 둘러싸인 제1 중앙 영역을 포함하는 것인, 방법.
  9. 방법에 있어서,
    제1 웨이퍼 상에 제1 구역 및 제2 구역을 정의하는 단계;
    상기 제1 구역 및 상기 제2 구역 상에 제1 이온 빔 및 제2 이온 빔을 각각 투사하는 단계;
    상기 제1 이온 빔 및 상기 제2 이온 빔에 기초하여 상기 제1 웨이퍼의 제1 결정 배향각을 추정하는 단계;
    제2 웨이퍼 상에 제3 구역 및 제4 구역을 정의하는 단계;
    상기 제3 구역 및 상기 제4 구역 상에 제3 이온 빔 및 제4 이온 빔을 각각 투사하는 단계;
    상기 제3 이온 빔 및 상기 제4 이온 빔에 기초하여 상기 제2 웨이퍼의 제2 결정 배향각을 추정하는 단계; 및
    상기 제1 결정 배향각 및 상기 제2 결정 배향각에 기초하여 제3 웨이퍼의 제3 결정 배향각을 추정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  10. 방법에 있어서,
    복수의 웨이퍼를 수용하는 단계;
    상기 복수의 웨이퍼의 결정 배향각을 추정하는 단계;
    상기 결정 배향각에 따라 상기 복수의 웨이퍼를 웨이퍼 그룹으로 분류하는 단계;
    상기 웨이퍼 그룹 중 하나의 그룹으로부터 적어도 하나의 웨이퍼를 선택하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 그룹 중 하나의 그룹의 대표 결정 배향각에 따라 상기 적어도 하나의 웨이퍼 상에 이온 주입 동작을 수행하는 단계
    를 포함하는 방법.
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