KR20220092501A - 반도체웨이퍼의 평가방법, 반도체웨이퍼의 선별방법 및 디바이스의 제조방법 - Google Patents

반도체웨이퍼의 평가방법, 반도체웨이퍼의 선별방법 및 디바이스의 제조방법 Download PDF

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KR20220092501A
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준야 스즈키
마사카즈 사토
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 경면연마웨이퍼의 전면의 두께방향의 형상측정데이터를 얻는 공정과, 일정한 회전각도마다, 웨이퍼의 직경방향의 형상측정데이터를 일정한 피치로 한 점에서 1계 또는 2계 미분하여 미분프로파일을 취득하고, 취득한 미분프로파일을 비교하여, 슬라이스절단방향을 특정하는 공정과, 특정한 슬라이스절단방향인 y방향에 직교하는 x방향의 일정한 간격마다, y방향의 형상측정데이터를 일정한 피치에서 1계 또는 2계 미분하여, x-y그리드데이터를 취득하는 공정과, y방향에 대하여, x-y그리드데이터로부터, 웨이퍼의 중심을 포함하는 중간부영역에 있어서의 최대미분값과, 중간부영역보다 외측의 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값을 구하는 공정과, 각 최대미분값에 기초하여, 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무를 판정하는 공정을 갖는 평가방법이다. 이에 따라, 슬라이스공정에 기인한 물결형상을 효과적으로 평가할 수 있는 방법을 제공한다.

Description

반도체웨이퍼의 평가방법, 반도체웨이퍼의 선별방법 및 디바이스의 제조방법
본 발명은, 반도체웨이퍼의 평가방법, 반도체웨이퍼의 선별방법 및 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.
작금, 디바이스 제조공정의 CMP공정에 있어서, 연마 후의 막두께편차가 발생하는 잔막이상이 보고되어 있다. 주된 요인은 웨이퍼 제조공정의 슬라이스공정에 있어서의, 와이어소의 잉곳절단방향으로 발생하는 특징적인 물결(or 굴곡; うねり)형상으로 상정되고 있다. 특징적인 물결형상이 존재하는 경우, 웨이퍼의 볼록부분과 오목부분에서 연마량(取代)에 차가 발생하므로, 결과적으로 연마 후의 막두께편차가 발생한다.
일본특허공개 2004-20286호 공보
디바이스 제조공정에서 잔막이상이 되는 것과 같은 물결형상을 갖는 웨이퍼를 선별하기 위해서는, 와이어소의 슬라이스절단방향을 특정할 필요가 있는데, 현상(現狀) 그 방법은 확립되어 있지 않다. 이에 나노토포그래피에 의한 선별을 시도하였으나, 나노토포그래피는 웨이퍼 전면의 미소한 요철을 하나의 수치로 나타내는데 그치기 때문에, 슬라이스절단방향을 특정할 수 없었다.
또한, 특허문헌 1에는 웨이퍼 전면의 직경방향의 미분형상을 이용하여 표면형상을 평가하는 방법이 공개되어 있는데, 웨이퍼의 형상품질을 종래의 SFQR 등과는 상이한 관점으로부터, 반도체웨이퍼의 형상, 특히 웨이퍼외주부의 형상을 정량적으로 평가하는 것을 목적으로 한 것으로, 특징적인 물결형상을 검출하기 위해 필요한, 슬라이스절단방향을 특정할 수 없다.
이에 따라, 나노토포그래피나 종래의 웨이퍼의 형상의 평가를 대체할, 슬라이스공정에 기인한 특징적인 물결형상을 효과적으로 검출, 평가하고, 나아가 선별할 수 있는 수법의 개발이 필요시되고 있다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 슬라이스절단방향을 고정밀도(高精度)로 용이하게 특정하고, 디바이스 제조공정에서의 불량발생에 영향을 주는, 슬라이스공정에 기인한 특징적인 물결형상을 효과적으로 검출, 평가할 수 있는, 반도체웨이퍼의 평가방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 것이며, 반도체웨이퍼의 평가방법으로서, 반도체웨이퍼로서 경면연마웨이퍼를 이용하고, 웨이퍼형상측정기에 의해 상기 경면연마웨이퍼의 전면의 두께방향의 형상을 측정하여 형상측정데이터를 얻는 공정과, 상기 경면연마웨이퍼의 전면의 형상측정데이터로부터, 직경방향의 형상측정데이터를 추출하고, 상기 추출한 상기 직경방향의 형상측정데이터를 일정한(一定の) 피치로 한 점에서 1계 또는 2계 미분하여 상기 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 취득하는 것을, 일정한 회전각도마다 상기 경면연마웨이퍼의 전면에 걸쳐 행하고, 상기 취득한 모든 상기 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 비교하여, 최대미분값을 포함하는 상기 미분프로파일의 직경방향을 상기 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향으로 특정하는 공정과, 상기 특정한 슬라이스절단방향과, 상기 특정한 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 좌표축으로 하는 직교좌표를 설정하고, 상기 특정한 슬라이스절단방향을 y방향, 상기 특정한 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 x방향으로 했을 때에, 상기 x방향의 일정한 간격마다, 상기 y방향의 형상측정데이터를 일정한 피치에서 1계 또는 2계 미분하고, 상기 x방향의 일정한 간격과 상기 y방향의 일정한 간격에 따른 x-y그리드를 형성하고, x-y그리드데이터를 취득하는 공정과, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 y방향에 대하여, 상기 경면연마웨이퍼의 중심을 포함하는 중간부영역과, 상기 중간부영역보다 외측의 상단측영역 및 하단측영역을 설정하고, 상기 취득한 상기 x-y그리드데이터로부터, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 중간부영역에 있어서의 최대미분값과, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값을 구하는 공정과, 상기 중간부영역과 상기 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값에 기초하여, 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무를 판정하는 공정을 갖는 반도체웨이퍼의 평가방법을 제공한다.
이러한 반도체웨이퍼의 평가방법에 따르면, 간편한 방법으로 정밀도 높게 슬라이스절단방향을 특정할 수 있고, 특정한 슬라이스절단방향에 기초하여, 슬라이스공정에 기인한 특징적인 물결형상의 영향에 따른 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무를, 높은 정밀도로 간편하게 판정할 수 있다.
이때, 상기 직경방향의 형상측정데이터의 추출 및 상기 미분프로파일의 취득을, 0.5~10°의 간격의 일정한 회전각도마다 행하는 반도체웨이퍼의 평가방법으로 할 수 있다.
이에 따라, 보다 높은 정밀도로 또한 효율적으로, 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향을 특정할 수 있다.
이때, 상기 x-y그리드에 있어서의 상기 x방향과 상기 y방향의 상기 일정한 간격을, 0.5~2mm로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법으로 할 수 있다. 또한, 상기 x-y그리드에 있어서의 상기 y방향의 상기 일정한 피치를, 2~10mm로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법으로 할 수 있다.
이에 따라, 보다 효과적으로 또한 효율적으로, 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무를, 높은 정밀도로 간편하게 판정할 수 있다.
이때, 상기 웨이퍼형상측정기로서, 플랫니스형상측정기 또는 나노토포그래피측정기를 이용하는 반도체웨이퍼의 평가방법으로 할 수 있다.
이에 따라, 간편하고 또한 높은 측정속도로, 보다 고정밀도의 형상측정데이터를 취득할 수 있다.
이때, 상기 디바이스 제조공정에 있어서의 불량을, 잔막이상으로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법으로 할 수 있다.
이에 따라, 디바이스 제조공정에 있어서의 품질불량을 방지할 수 있고, 잔막이상으로 인한 수율저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
이때, 상기 반도체웨이퍼의 평가방법에 의해 불량발생의 가능성이 없다고 판정된 상기 경면연마웨이퍼를 양품으로서 선별하는 공정을 추가로 갖는 반도체웨이퍼의 선별방법으로 할 수 있다.
이에 따라, 불량발생의 가능성이 높은 웨이퍼를 배제할 수 있으므로, 디바이스 제조공정에 있어서의 수율을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 반도체웨이퍼의 선별방법에 의해 양품으로서 선별된 상기 경면연마웨이퍼를 이용하여 디바이스를 제작하는 디바이스의 제조방법으로 할 수 있다.
이에 따라, 보다 고품질의 디바이스를 높은 수율로 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 반도체웨이퍼의 평가방법에 따르면, 간편한 방법으로 정밀도 높게 슬라이스절단방향을 특정할 수 있고, 그에 따라 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 유무를 높은 정밀도로 판정하는 것이 가능해진다.
도 1은 복수의 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 나타낸다.
도 2는 와이어소에 의한 슬라이스절단방향의 설명도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 평가방법을 설명하는 도면을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 평가방법을 설명하는 도면을 나타낸다.
도 5는 실시예와 비교예의 평가결과를 나타낸다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니다.
상기 서술한 바와 같이, 슬라이스절단방향을 고정밀도로 용이하게 특정하고, 디바이스 제조공정에서의 불량발생에 영향을 주는, 슬라이스공정에 기인한 특징적인 물결형상을 효과적으로 검출, 평가할 수 있는, 반도체웨이퍼의 평가방법이 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의검토를 거듭한 결과, 반도체웨이퍼의 평가방법으로서, 반도체웨이퍼로서 경면연마웨이퍼를 이용하고, 웨이퍼형상측정기에 의해 상기 경면연마웨이퍼의 전면의 두께방향의 형상을 측정하여 형상측정데이터를 얻는 공정과, 상기 경면연마웨이퍼의 전면의 형상측정데이터로부터, 직경방향의 형상측정데이터를 추출하고, 상기 추출한 상기 직경방향의 형상측정데이터를 일정한 피치로 한 점에서 1계 또는 2계 미분하여 상기 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 취득하는 것을, 일정한 회전각도마다 상기 경면연마웨이퍼의 전면에 걸쳐 행하고, 상기 취득한 모든 상기 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 비교하여, 최대미분값을 포함하는 상기 미분프로파일의 직경방향을 상기 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향으로 특정하는 공정과, 상기 특정한 슬라이스절단방향과, 상기 특정한 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 좌표축으로 하는 직교좌표를 설정하고, 상기 특정한 슬라이스절단방향을 y방향, 상기 특정한 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 x방향으로 했을 때에, 상기 x방향의 일정한 간격마다, 상기 y방향의 형상측정데이터를 일정한 피치에서 1계 또는 2계 미분하고, 상기 x방향의 일정한 간격과 상기 y방향의 일정한 간격에 따른 x-y그리드를 형성하고, x-y그리드데이터를 취득하는 공정과, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 y방향에 대하여, 상기 경면연마웨이퍼의 중심을 포함하는 중간부영역과, 상기 중간부영역보다 외측의 상단측영역 및 하단측영역을 설정하고, 상기 취득한 상기 x-y그리드데이터로부터, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 중간부영역에 있어서의 최대미분값과, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값을 구하는 공정과, 상기 중간부영역과 상기 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값에 기초하여, 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무를 판정하는 공정을 갖는 반도체웨이퍼의 평가방법에 의해, 간편한 방법으로 정밀도 높게 슬라이스절단방향을 특정할 수 있고, 특정한 슬라이스절단방향에 기초하여, 슬라이스공정에 기인한 특징적인 물결형상의 영향에 따른 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 유무를, 높은 정밀도로 간편하게 판정할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
이하, 도면을 참조하여 설명한다.
상기 서술한 바와 같이, 디바이스 제조공정에서 잔막이상이 되는 것과 같은 물결형상을 갖는 웨이퍼를 선별하기 위해서는, 우선, 와이어소의 슬라이스절단방향을 특정할 필요가 있다. 본 발명자들은, 슬라이스절단방향이 기지의 웨이퍼에 대하여, 복수방향에 대해 직경방향의 1계 또는 2계 미분프로파일을 취득하고, 조사를 행한 바, 최대미분값을 포함하는 직경방향이, 절단방향과 일치하는 것을 발견하였다.
도 1에, 직경 300mm의 경면연마실리콘웨이퍼(PW)를 이용하여, 면내전역에 걸친 복수의 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일(여기서는 2계 미분값)을 취득하고, 이 미분프로파일을 비교한 결과를 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 최대미분값을 갖는 미분프로파일의 직경방향(도 1의 예에서는, 85°의 방향으로 표기)이, 실제로 와이어소로 슬라이스절단한 방향(도 2 참조)과 일치하는 것을 알 수 있었다. 이 점을 이용하면, 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향을, 정밀도 높게 용이하게 특정할 수 있다.
(형상측정데이터를 얻는 공정)
도 3, 4는, 본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 평가방법을 설명하는 도면이다.
우선, 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼형상측정기를 이용하여, 경면연마웨이퍼(도 3(a))의 전면의 두께방향의 형상을 측정하여 형상측정데이터를 얻는다. 이때 사용하는 웨이퍼형상측정기는, 웨이퍼 전면의 두께방향의 형상을 측정할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 공지의 웨이퍼형상측정기를 사용할 수 있다. 특히, 플랫니스형상측정기 또는 나노토포그래피측정기를 이용하는 것이 바람직하다. 간편하게 정밀도 높은 형상측정데이터가 얻어지기 때문이다. 이 이후는, 여기서 취득한 형상측정데이터를 이용하여, 평가를 행하게 된다.
(경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향을 특정하는 공정)
다음에, 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향을 특정한다. 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 하여, 취득한 전면의 형상측정데이터로부터, 직경방향의 형상측정데이터를 추출한다. 한편, 여기서는 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 각도의 기준(0°)을 설정하였으나, 최종적으로 슬라이스절단방향을 특정할 수 있으면 되므로, 기준을 어느 위치로 할지는 임의이다. 그리고, 추출한 직경방향의 형상측정데이터를 일정한 피치로 한 점에서 1계 또는 2계 미분하여, 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 취득한다. 이때, 미분을 행하는 점의 피치는 특별히 한정되지 않고, 0.1~10mm로 할 수 있다. 또한, 하한값은, 예를 들어, 2mm 이상으로 하면 노이즈성분의 영향을 보다 낮출 수 있다. 이러한 범위로 한다면, 보다 정밀도 높게 평가를 행할 수 있다. 나아가 미분은, 2계 미분으로 하는 것이 보다 바람직하다. 평가, 판정의 정밀도를 보다 높일 수 있다.
이러한 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일의 취득을, 일정한 회전각도마다 경면연마웨이퍼의 전면에 걸쳐 행한다. 이때, 회전각도는, 0°보다 큰 각도피치이면 되는데, 0.5~10°의 범위 내의 일정한 각도마다로 하는 것이 바람직하고, 1~5°로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 범위이면, 보다 정밀도 높게 평가를 행할 수 있다.
다음에, 취득한 모든 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 비교한다. 그리고, 최대미분값을 포함하는 미분프로파일의 직경방향을, 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향으로 특정할 수 있다.
(x-y그리드데이터를 취득하는 공정)
평가하는 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향을 특정할 수 있으면, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 이 경면연마웨이퍼에 있어서, 특정한 슬라이스절단방향과, 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 좌표축으로 하는 직교좌표를 설정한다. 그리고, 웨이퍼 전면에 걸쳐, 슬라이스절단방향과 평행한 방향으로 형상측정데이터를 미분하여, 단일방향(슬라이스절단방향)의 미분프로파일을 얻는다.
보다 상세하게는, 슬라이스절단방향을 y방향, 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 x방향으로 했을 때에, 상기 x방향의 일정한 간격마다, 상기 y방향의 형상측정데이터를 일정한 피치에서 1계 또는 2계 미분하고, 상기 x방향의 일정한 간격과 상기 y방향의 일정한 간격에 따른 x-y그리드를 형성하고, x-y그리드데이터를 취득한다. x-y그리드의 크기는 0.1mm~10mm 정도의 범위에서 임의로 설정하는 것이 가능한데, x방향과 y방향의 일정한 간격은 0.5~2mm의 범위, y방향의 미분을 행하는 점의 피치는 2~10mm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이러한 범위이면, 평가의 정밀도를 보다 높일 수 있다. 또한, 웨이퍼의 형상측정데이터의 미분프로파일을 보다 고정밀도로 평가하기 위해, x방향과 y방향의 그리드간격은 미분피치보다 작게 하는 것이 바람직하고, 특히, 1mm 정도로 하는 것이 가장 바람직하다. 한편, 미분값의 계산은, 2계 미분에 의해 행하는 것이 보다 바람직하다. 평가, 판정의 정밀도를 보다 높일 수 있다.
(불량발생의 가능성의 유무를 판정하는 공정)
다음에, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 경면연마웨이퍼의 y방향에 대하여, 경면연마웨이퍼의 중심을 포함하는 중간부영역과, 중간부영역보다 외측의 상단측영역 및 하단측영역을 설정하고, 취득한 상기 x-y그리드데이터로부터, 경면연마웨이퍼의 중간부영역에 있어서의 최대미분값과, 경면연마웨이퍼의 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값을 구한다. 이와 같이 중간부영역과 상단측영역 및 하단측영역을 설정하는 것은, 슬라이스절단시의 절단길이가 변화하는, 절단개시기와 종료기에 대하여, 절단길이가 길어 절단이 비교적 안정되어 있는 절단중간기에서, 물결이 상이한 점에서, 동일한 미분값이어도, 그 미분값이 웨이퍼의 중간부영역에 존재하는지, 상단측영역 및 하단측영역에 존재하는지로, 디바이스 제조공정, 예를 들어 CMP를 행했을 때의 잔막에 미치는 영향이 상이한 것이 이유이며, 웨이퍼 전면의 그리드데이터에 대해 일의적으로 규격을 설정하기보다 절단중간기에 대응하는 중간부영역, 절단개시기 및 종료기에 대응하는 상단측영역 및 하단측영역과 같이 영역을 나눔으로써, 판정정밀도가 향상되기 때문이다. 한편, 직경 300mm의 웨이퍼의 경우, 중간부영역은 웨이퍼중심을 통과하는 x방향의 직선을 중심으로 하여 y방향으로 폭 200mm(즉, 웨이퍼중심을 통과하는 x방향의 직선을 기준으로, y방향으로 ±100mm) 정도의 영역으로 할 수 있고, 상단측영역 및 하단측영역은, 중간부영역 이외의 영역, 즉, y방향의 웨이퍼 양단(웨이퍼중심을 통과하는 y방향의 직선 상의 웨이퍼 단부)으로부터 웨이퍼의 내측(y방향)으로 ±50mm 정도의 영역으로 하는 것이 바람직하다(도 4(b) 참조).
그리고, 중간부영역과, 상기 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값에 기초하여, 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무를 판정한다. 이때의 판정방법으로는, 예를 들어, 각 영역 내의 최대미분값이 소정의 규격값 내인지의 여부, 혹은, 웨이퍼 전면에 있어서의 전체그리드데이터수와, 일정한 임계값(Threshold값)을 초과하는 그리드데이터수의 비(Error%) 등의 파라미터가 소정의 규격값 내인지의 여부로, 판정을 행할 수 있다. 디바이스 제조공정에 있어서의 불량으로는, 예를 들어, 디바이스 제조의 CMP공정에 있어서의 잔막이상을 지표로서 채용하는 것이 바람직하다. 한편, 판정에 이용하는 파라미터로 설정하는 규격값은, 유저로부터의 요구형상 등을 바탕으로 효과적으로 선별가능한 값을 설정할 수 있다.
(경면연마웨이퍼를 양품으로서 선별하는 공정)
상기 서술한 바와 같이 하여 경면연마웨이퍼의 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무를 판정하면, 불량발생의 가능성이 없다고 판정된 경면연마웨이퍼를 양품으로서 효과적으로 선별할 수 있다. 또한, 양품으로서 선별된 경면연마웨이퍼를 이용하여 디바이스를 제조함으로써, 후공정인 디바이스 제조공정에서의 불량, 특히 CMP공정에서의 잔막불량발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 평가방법, 선별방법에 따르면, CMP공정 외에도, 포토리소그래피공정 등에 있어서 디바이스패턴에 오차가 생길 가능성이 있는 웨이퍼를, 사전에 선별하여 제거하는 것도 가능해진다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대하여 상세하게 설명하나, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서 평가를 행하는 경면연마웨이퍼로서, 직경 300mm의 실리콘웨이퍼(PW)를 44매 준비하였다. 이 실리콘웨이퍼는, 동일유저용, 복수 Lot로 이루어지는 것으로부터 추출한 것이다. 또한, 이 44매 중에는, 본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 평가방법의 효과를 확인하기 위해, 잔막이상발생률에 차이가 있는, 와이어소단선품, 비단선품이 포함되어 있다. 이러한 웨이퍼에 대해, 싱글가우시안필터로 처리한 나노토포그래피에 의한 규격판정결과(비교예)와, 슬라이스절단방향의 2계 미분값의 중간부영역 및 상단측영역 및 하단측영역에 있어서의 최대미분값에 대한 규격판정결과(실시예)를 비교하였다.
우선, 웨이퍼형상측정기로서, 플랫니스측정기(KLA사 WaferSight시리즈)를 이용하여, 모든 웨이퍼의 두께방향의 형상측정데이터를 취득하였다. 실시예, 비교예 모두, 이 형상측정데이터를 이용하여 평가를 행한다.
(비교예)
나노토포그래피값에 기초하여, 반도체웨이퍼의 평가를 행하고, 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 유무의 판정을 행하였다. 구체적으로는, 상기 서술한 플랫니스측정기를 이용하여 취득한 웨이퍼의 두께방향의 형상측정데이터에 대해, 싱글가우시안필터(25mm circle window)로 필터링처리를 행해, 나노토포그래피값을 구하였다. 디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 유무의 판정조건으로서, 나노토포그래피값=38nm를 임계값으로 설정하고, 나노토포그래피값>38nm를 불량발생의 가능성 있음으로 판정하는 것으로 하였다.
(실시예)
본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 평가방법에 기초하여, 웨이퍼의 슬라이스절단방향의 특정, x-y그리드데이터를 취득, 웨이퍼의 중간부영역과 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값을 각각 구하였다. 구체적으로는, 상기 서술한 플랫니스측정기를 이용하여 얻은 웨이퍼의 두께방향의 형상측정데이터를 이용하고, 웨이퍼의 직경방향의 형상프로파일에 대해, 미분피치=10mm로서 2계 미분을 행하여, 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 취득하였다. 이 처리를, 회전각도 1° 피치로 웨이퍼의 전면에 걸쳐 행하고, 전면의 2계 미분프로파일데이터를 얻었다. 다음에, 모든 2계 미분프로파일데이터 중에서, 최대미분값을 포함하는 프로파일의 직경방향을, 그 웨이퍼의 슬라이스절단방향으로 특정하였다.
이렇게 하여 특정한 절단방향을 x-y직교좌표계의 y방향으로 하고, 절단방향에 직교하는 방향을 x방향으로 하여, x방향과 y방향의 그리드간격을 1mm로 하고, y방향의 미분피치를 10mm로 하여, y방향의 형상측정데이터를 일정한 피치로 2계 미분하여 x-y그리드데이터를 취득하였다.
다음에, 웨이퍼에 설정한 y방향에 있어서, 웨이퍼의 중심을 통과하는 x방향의 직선을 기준으로, ±100mm(직경 50mm~250mm에 상당)의 범위를 중간부영역, 이 중간부영역보다 외측의 범위를 상단측영역 및 하단측영역으로 하여 각 영역에 있어서의 최대미분값을 구하였다.
디바이스 제조공정에 있어서의 불량발생의 가능성의 유무의 판정조건으로서, 중간부영역의 최대미분값=5nm/mm2, 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값=8nm/mm2를 임계값으로 설정하였다. 즉, 중간부영역의 최대미분값>5nm/mm2, 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값>8nm/mm2 중 어느 하나를 만족한 웨이퍼를 불량발생의 가능성 있음으로 판정하는 것으로 하였다. 환언하면, 중간부영역의 최대미분값≤5nm/mm2, 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값≤8nm/mm2를 동시에 만족한 경우만, 불량발생의 가능성 없음으로 판정하는 것으로 하였다.
도 5에, 실시예와 비교예의 평가결과를 나타낸다. 도 5(a)는, 비교예의 나노토포그래피값에 따른 각 웨이퍼의 평가결과를 나타낸다. 도 5(b), (c)는, 실시예의 평가결과이며, 도 5(b)는 웨이퍼의 중간부영역에 있어서의 2계 미분프로파일데이터의 최대미분값, 도 5(c)는 웨이퍼의 상단측영역 및 하단측영역에 있어서의 2계 미분프로파일데이터의 최대미분값을 나타낸다. 또한, 도 5(a)~(c) 중에 각각의 판정에 채용한 임계값을 나타내고 있다.
비교예의 나노토포그래피에 의한 판정에서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 합계 44매 중, 본래 합격으로 하고 싶지만 과잉판정에 의해 불합격이 된 웨이퍼(이하, 「과잉판정웨이퍼」라 한다)가 6매(비단선품, 잔막이상 없는 샘플), 불합격으로 하고 싶지만 과소판정에 의해 합격이 된 웨이퍼(이하, 「과소판정웨이퍼」라 한다)가 12매(비단선품, 잔막이상 있는 샘플) 있고, 과잉판정률은 13.6%, 과소판정률은 27.3%였다.
한편, 실시예에 의한 판정에서는, 도 5(b), (c)에 나타내는 바와 같이, 과잉판정웨이퍼는 2매, 과소판정웨이퍼는 2매로 각각 감소하고, 과잉판정률, 과소판정률 모두 4.5%까지 개선되었다.
이와 같이, 비교예의 나노토포그래피에 의한 평가, 선별에서는, 본래 합격으로 하고 싶지만 과잉판정에 의해 불합격이 된 웨이퍼나, 불합격으로 하고 싶지만 과소판정에 의해 합격이 된 웨이퍼가 다수 발생하였으나, 본 발명에 따른 평가방법에 의한 평가, 선별에서는, 과잉판정·과소판정은 모두 개선되고, 나노토포그래피에 의한 평가, 선별과 비교하여 보다 효과적으로 물결형상을 갖는 웨이퍼를 선별할 수 있는 것을 확인하였다. 이와 같이, 물결형상을 검출하는 본 발명에 따른 반도체웨이퍼의 평가방법은, 종래의 평가방법인 나노토포그래피에 의한 평가, 선별과 비교하여, 보다 고정밀도로 잔막이상이 될 수 있는 웨이퍼를 선별가능하다고 할 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. 반도체웨이퍼의 평가방법으로서,
    반도체웨이퍼로서 경면연마웨이퍼를 이용하고,
    웨이퍼형상측정기에 의해 상기 경면연마웨이퍼의 전면의 두께방향의 형상을 측정하여 형상측정데이터를 얻는 공정과,
    상기 경면연마웨이퍼의 전면의 형상측정데이터로부터, 직경방향의 형상측정데이터를 추출하고, 상기 추출한 상기 직경방향의 형상측정데이터를 일정한 피치로 한 점에서 1계 또는 2계 미분하여 상기 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 취득하는 것을, 일정한 회전각도마다 상기 경면연마웨이퍼의 전면에 걸쳐 행하고, 상기 취득한 모든 상기 직경방향의 형상측정데이터의 미분프로파일을 비교하여, 최대미분값을 포함하는 상기 미분프로파일의 직경방향을 상기 경면연마웨이퍼의 슬라이스절단방향으로 특정하는 공정과,
    상기 특정한 슬라이스절단방향과, 상기 특정한 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 좌표축으로 하는 직교좌표를 설정하고, 상기 특정한 슬라이스절단방향을 y방향, 상기 특정한 슬라이스절단방향에 직교하는 방향을 x방향으로 했을 때에, 상기 x방향의 일정한 간격마다, 상기 y방향의 형상측정데이터를 일정한 피치에서 1계 또는 2계 미분하고, 상기 x방향의 일정한 간격과 상기 y방향의 일정한 간격에 따른 x-y그리드를 형성하고, x-y그리드데이터를 취득하는 공정과,
    상기 경면연마웨이퍼의 상기 y방향에 대하여, 상기 경면연마웨이퍼의 중심을 포함하는 중간부영역과, 상기 중간부영역보다 외측의 상단측영역 및 하단측영역을 설정하고, 상기 취득한 상기 x-y그리드데이터로부터, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 중간부영역에 있어서의 최대미분값과, 상기 경면연마웨이퍼의 상기 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값을 구하는 공정과,
    상기 중간부영역과 상기 상단측영역 및 하단측영역의 최대미분값에 기초하여, 디바이스 제조공정에 있어서 불량발생의 가능성의 유무를 판정하는 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직경방향의 형상측정데이터의 추출 및 상기 미분프로파일의 취득을, 0.5~10°의 간격의 일정한 회전각도마다 행하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 x-y그리드에 있어서 상기 x방향과 y방향의 상기 일정한 간격을, 0.5~2mm로 하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 x-y그리드에 있어서 상기 y방향의 상기 일정한 미분을 행하는 피치를, 2~10mm로 하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼형상측정기로서, 플랫니스형상측정기 또는 나노토포그래피측정기를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스 제조공정에 있어서의 불량을, 잔막이상으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 평가방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 반도체웨이퍼의 평가방법에 의해 불량발생의 가능성이 없다고 판정된 상기 경면연마웨이퍼를 양품으로서 선별하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 선별방법.
  8. 제7항에 기재된 반도체웨이퍼의 선별방법에 의해 양품으로서 선별된 상기 경면연마웨이퍼를 이용하여 디바이스를 제작하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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