TW202004125A - 半導體晶圓的評價方法及半導體晶圓的製造方法 - Google Patents
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Abstract
提供半導體晶圓的評價方法，包括制作輪廓曲線，顯示評價對象的半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓；以及二次微分上述輪廓曲線；其中，評價對象的半導體晶圓，係晶圓外周緣部上形成倒角面的半導體晶圓；上述輪廓曲線包含曲線部分，X軸的值對應水平方向位置座標，Y軸的值對應垂直方向位置座標，而且顯示評價對象的半導體晶圓在一方表面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓；更包括根據以上述二次微分得到的二次微分曲線決定的指標，評價上述主面與鄰接上述主面的倒角面之間的邊界部形狀。
Description
本發明，係關於半導體晶圓的評價方法及半導體晶圓的製造方法。
近年來，關於半導體晶圓，進行評價晶圓外周緣部的形狀(例如參照專利文件1)。
[先行技術文件]
[專利文件]
[專利文件1]日本專利公開第2016-130738號公報
[發明所欲解決的課題]
半導體晶圓，一般，係對於從鑄錠切出的晶圓施加各種加工製造。從鑄錠切出的晶圓的外周緣部，因為原封不動有角部，容易產生裂痕及破片。於是，形成半導體晶圓的元件形成面側的表面(正面)側及與正面相反側的表面(背面)側，對其中至少一方的外周緣部通常實行施加倒角加工形成倒角面。關於此倒角面，專利文件1中，提議以白色顯示倒角面取得圖像，根據此圖像的寬度尺寸算出倒角面的寬度尺寸(參照專利文件1的段落0060〜0062)。以下，所謂半導體晶圓的「表面」，只要不特別記述，係指上述正面及背面其中一方或兩方。
半導體晶圓的表面中，正面側的主面，係其上形成元件的平面，其背側的平面是背面側的主面。在晶圓外周緣部形成的倒角面，具有對鄰接的主面傾斜的面形狀。因此，觀察半導體晶圓在厚度方向的剖面形狀的話，主面與鄰接此主面的倒角面之間的邊界部中，形狀變化大。此主面與倒角面之間的邊界部形狀，可以成為用以預測半導體元件的製造步驟中容易產生破碎、瑕疵等的指標。例如半導體元件的製造步驟中，配合熱處理時支撐晶圓的晶圓支柱形狀，透過適當設定晶圓表面(例如，背面)與倒角面之間的邊界部形狀，因為變得難以產生接觸引起的邊界部的破碎、瑕疵，可以降低破碎、瑕疵為原因的位錯(滑脫)、生塵的發生率。
但是，專利文件1記載的方法，係求出倒角面的寬度尺寸的方法，專利文件1中記載的方法，不能評價倒角面與主面之間的邊界部形狀。
於是本發明的目的，在於提供用以評價半導體晶圓的倒角面與主面之間的邊界部形狀的新方法。
本發明的一形態，係半導體晶圓的評價方法(以下，也只記載為「評價方法」)，包括：
制作輪廓曲線，顯示評價對象的半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓；以及
二次微分上述輪廓曲線；
其中，評價對象的半導體晶圓，係晶圓外周緣部上形成倒角面的半導體晶圓；以及
上述輪廓曲線包含曲線部分，X軸的值對應水平方向位置座標，Y軸的值對應垂直方向位置座標，而且顯示評價對象的半導體晶圓在一方表面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓；
更包括：
根據以上述二次微分得到的二次微分曲線決定的指標，評價上述主面與鄰接上述主面的倒角面之間的邊界部形狀。
一形態中，上述評價方法，可以包括：
上述二次微分得到的二次微分曲線的峰值區域的曲線上明確指定Y軸值相同的2點的X軸值；
上述二次微分前的輪廓曲線的上述曲線部分中，將X軸值是上述明確指定的值的2點間的區域，明確指定為圓擬合區域；
使圓擬合於上述圓擬合區域的輪廓形狀制作圓；以及
以上述制作的圓的尺寸作為上述指標。
本發明者們重複專心研討的結果，新發現關於上述圓的尺寸，倒角面與主面之間的邊界部的形狀越平滑圓的尺寸越大，倒角面與主面之間的邊界部形狀越陡峭圓的尺寸越小。因此，根據有關的圓的尺寸，可以評價主面與倒角面之間的邊界部形狀的平滑度/陡峭度。
一形態中，上述評價方法，可以包含在評價對象的半導體晶圓的複數不同處中分別求出上述圓的尺寸，上述複數不同處中求出的複數的圓的尺寸代表值作為指標，可以評價上述邊界部的形狀。
一形態中，上述代表值，可以是上述複數的圓的尺寸的平均值。
一形態中，上述評價方法可以包含，在上述二次微分得到的二次微分曲線的峰區域的曲線上明確指定Y軸值相同的2點的X軸值，以此明確指定的2點之間的X軸方向的距離作為上述指標。本發明者們重複專心研討的結果，新發現倒角面與主面之間的邊界部形狀越平滑上述距離的值越大，倒角面與主面之間的邊界部形狀越陡峭上述距離的值越小。因此，根據有關的距離值，可以評價主面與倒角面之間的邊界部形狀的平滑度/陡峭度。
一形態中，被明確指定上述2點的X軸值的Y軸值，以Y軸值0的位置為0%，以上述峰值區域的峰值深度或峰值高度為100%，可以是深度或高度在40〜80%的位置的Y軸值。
一形態中，上述評價方法，可以包含利用從上述一方表面側上方顯微鏡觀察評價對象的半導體晶圓取得的位置座標資訊制作上述輪廓曲線
一形態中，上述評價方法，可以包含利用雷射顯微鏡進行上述顯微鏡觀察。
本發明的又一形態，係關於半導體晶圓的製造方法，包含：
製造作為製品出貨的候補半導體晶圓；
根據上述評價方法評價上述候補半導體晶圓；以及
將評價的結果，判定為良品的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。
本發明的又一形態，係關於半導體晶圓的製造方法，包含：
製造包含複數的半導體晶圓的半導體晶圓批量；
從上述半導體晶圓批量抽出至少1個半導體晶圓；
根據上述評價方法，評價上述抽出的半導體晶圓；以及
將上述評價的結果，與判定為良品的半導體晶圓相同的半導體晶圓批量的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。
本發明的又一形態，係關於半導體晶圓的製造方法，包含：
在測試製造條件下製造評價用半導體晶圓；
根據上述評價方法，評價上述製造的評價用半導體晶圓；
根據上述評價的結果，決定上述測試製造條件加以變更的製造條件作為實製造條件或是決定上述測試製造條件作為實製造條件；以及
在上述決定的實製造條件下製造半導體晶圓。
一形態中，施加上述變更的製造條件，可以是半導體晶圓表面的研磨處理條件及倒角加工條件至少一方。
[發明效果]
根據本發明的一形態，可以提供用以評價半導體晶圓的倒角面與主面之間的邊界部形狀的新方法。
[半導體晶圓的評價方法]
本發明的一形態，係關於半導體晶圓的評價方法，包括制作輪廓曲線，顯示評價對象的半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓；以及二次微分上述輪廓曲線；其中，評價對象的半導體晶圓，係晶圓外周緣部上形成倒角面的半導體晶圓；上述輪廓曲線包含曲線部分，X軸的值對應水平方向位置座標，Y軸的值對應垂直方向位置座標，而且顯示評價對象的半導體晶圓在一方表面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓；更包括根據以上述二次微分得到的二次微分曲線決定的指標，評價上述主面與鄰接此主面的倒角面之間的邊界部形狀。
以下，更詳細說明關於上述評價方法。
>評價對象的半導體晶圓>
上述評價方法的評價對象的半導晶圓，只要是晶圓的外周緣部上施加倒角加工形成倒角面的半導體晶圓即可。評價對象的半導體晶圓，可以是一般使用作為半導體基板的各種半導體晶圓。例如，作為半導體晶圓的具體例，可以舉出各種矽晶圓。矽晶圓，例如，可以是從矽單結晶鑄錠切出後經過倒角加工等各種加工的矽單結晶晶圓。作為有關的矽單結晶晶圓的具體例，例如，可以舉出施加研磨在表面上具有研磨面的拋光晶圓。又，矽晶圓，也可以是矽單結晶晶圓上具有磊晶層的磊晶晶圓、矽單結晶晶圓上以回火處理形成改質層的回火晶圓等的各種矽晶圓。
以下，關於上述評價方法的各步驟，邊參照圖面，邊說明。但是，圖面所示的形態是例示，上述評價方法不限定於圖面所示的形態。
>輪廓曲線的制作>
上述評價方法，包含制作顯示評價對象的半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓之輪廓(profile)曲線(一般，有時也稱作「剖面profile」)。上述輪廓曲線包含曲線部分，X軸(橫軸)的值對應水平方向位置座標，Y軸(縱軸)的值對應垂直方向位置座標，而且顯示評價對象的半導體晶圓在一方表面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓。如此的輪廓曲線的一例，如第1圖所示。第1圖，係包含曲線部分之輪廓曲線，顯示半導體晶圓在正面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓。X軸的值的單位及Y軸的值的單位，都是μm(微米)。X軸的值，對應半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓上各位置的水平方向，即對應與主面平行的方向的位置座標，Y軸的值，對應半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓上各位置的垂直方向，即對應厚度方向的位置座標。又第1圖中，X軸的值約230以上的區域中出現雜訊，但此區域對應剖面輪廓上與邊界部分離的區域，不影響邊界部形狀評價。
上述輪廓曲線，可以使用各種評價裝置制作，可制作顯示包含應評價評價對象的半導體晶圓的形狀的邊界部之剖面輪廓的輪廓曲線。輪廓曲線的制作，在一形態中，不從評價對象的半導體晶圓切出試料，可以利用所謂非破壞法進行，另一形態中，也可以從評價對象的半導體晶圓切出試料(例如劈開)，露出剖面進行(所謂破壞法)。根據評價的容易性的觀點，理想是以非破壞法進行輪廓曲線的制作。又，根據在評價對象的半導體晶圓的複數不同處中評價邊界部形狀的容易性的觀點，理想也是以非破壞法進行輪廓曲線的制作。
為了以非破壞法制作輪廓曲線，透過從一方表面側上方觀察評價對象的半導體晶圓，理想是利用各種顯微鏡，可取得半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓上各位置的位置座標資訊。作為那樣的顯微鏡，可以舉出雷射顯微鏡、白光干擾顯微鏡及掃描隧道顯微鏡(STM)以及原子力顯微鏡(AFM)等的掃描探針顯微鏡(SPM)等，根據分解能等的觀點，理想是雷射顯微鏡及白光干擾顯微鏡，更理想是雷射顯微鏡。
>二次微分曲線的制作>
上述輪廓曲線的制作後，透過二次微分制作的輪廓曲線，制作二次微分曲線。第2圖，係二次微分第1圖所示的輪廓曲線制作的二次微分曲線。二次微分曲線，可以根據市售的解析軟體的使用等眾所周知的方法實行。
如果觀察半導體晶圓在厚度方向的剖面形狀，主面與鄰接此主面的倒角面之間的邊界中形狀變化大。顯示半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓之輪廓曲線上，對於X軸方向的座標變化Y軸方向的座標變化大的彎曲區域，在對應邊界部的區域。上述評價方法的一形態，此彎曲區域的形狀變化程度，可以數值化作為如下制作的圓的尺寸。
>圓擬合區域的明確指定>
第3及4圖係明確指定圓擬合區域的程序說明圖。
第3圖，係在第2圖所示的二次微分曲線上追加用以說明的橢圓及虛線的圖。以橢圓圍繞的部分是峰值區域。此峰值區域中，曲線上Y軸值相同的2點，係與峰值區域的曲線上的虛線的2點交點。依照本發明者們的研討，根據更提高依圓的尺寸所產生的評價精度的觀點，明確指定上述2點的X軸值的Y軸值，係以Y軸值是0的位置為基準(0%)，峰值區域具有谷型峰值形狀的話，以峰值深度為100%，峰值區域具有山型的峰值形狀的話，以峰值高度為100%，理想是深度或高度在40〜80%的位置的Y軸值，更理想是在50〜70%的位置的Y軸值，又更理想是在55〜65%的位置的Y軸值，最理想是60%的位置的Y軸值。又，二次微分曲線中存在的峰值區域數，有時1個，有時2個以上。二次微分曲線中存在複數的峰值區域時，關於複數的谷型峰值區域，可以以那些峰值區域中最深的峰值深度為100%。關於複數的山形峰值區域，可以以那些峰值區域中最高的峰值高度為100%。於是，作為Y軸值相同的2點的X軸值，可以採用複數的峰值區域中離最遠的2點。例如，二次微分曲線中存在2個峰值區域(第1峰值區域、第2峰值區域)時，作為Y軸值相同的X軸值，存在第1峰值區域中的2點(X1、X2)與第2峰值區域中的2點(X3、X4)的合計4點。在此，X軸值為X1>X2>X3>X4。在此情況下，作為用以決定圓擬合區域的Y軸值相同的2點的X軸值，可以採用離最遠的2點，X1與X4。
又，上述評價方法的一形態中，不進行圓擬合，以這樣明確指定的2點間的X軸方向的距離作為指標，也可以評價邊界部的形狀。例如，上述的距離，可以是與橢圓圍繞的峰值區域的曲線上的虛線的交點2點之間的X軸方向的距離。有關的形態中，明確指定上述2點的X軸值的Y軸值，也以Y軸值0的位置為基準(0%)，峰值區域具有谷型峰值形狀的話，以峰值深度為100%，峰值區域具有山型峰值形狀的話，以峰值高度為100%，深度或高度理想是在40〜80%的位置的Y軸值，更理想是在50〜70%的位置的Y軸值，又更理想是在55〜65%的位置的Y軸值，最理想是在60%的位置的Y軸值。
第4圖中，上圖是第1圖所示的輪廓曲線，下圖是第2圖所示的二次微分曲線，下圖如第3圖所示，附上用以說明的虛線。第4圖中的1點虛線，顯示上圖與下圖中X軸值相同的位置。於是，第4圖中，在上述二次微分曲線的峰值區域的曲線上，透過明確指定上述輪廓曲線上如第3圖所示具有與明確指定的Y軸值相同的2點相同的X軸值的2點(2條一點虛線分別與輪廓曲線的交點)，顯示明確指定的圓擬合區域。又，第4圖只為了說明而顯示一點虛線，但作為具有與二次微分曲線中明確指定的2點的X軸值相同的X軸值之2點，只要明確指定輪廓曲線上的2點即可。
>圓的制作>
如上述，明確指定圓擬合區域的話，使圓擬合於圓擬合區域的輪廓形狀(曲線形狀)，制作圓。擬合，可以以市售的解析軟體的使用等眾所周知的方法進行。第5圖中，顯示第1圖所示的輪廓曲線上制作的圓的一例。因為第1圖的X軸及Y軸的單位是μm(微米)，圓的大小，可以以單位μm(微米單位)表示。
>邊界部的形狀評價>
邊界部的形狀評價，在一形態中，可以根據上述圓的尺寸進行。詳細說來，圓的尺寸越小，可以判斷為邊界部的形狀越陡峭，圓的尺寸越大，可以判斷為邊界部的形狀越平滑。這樣利用圓的尺寸，可以評價邊界部的形狀，因為以數值為基礎可以客觀進行評價，根據評價可靠性的觀點是理想的。又，以所謂圓的尺寸的數值為基礎可以進行評價，因為與過去的評價結果的對比容易，這方面也是理想的。
上述圓的尺寸，例如，可以是在評價對象的半導體晶圓的某一處的圓的直徑或半徑。或者，上述評價方法可以包含，在評價對象的半導體晶圓的複數不同處，分別求出上述圓的尺寸。以這樣在複數不同處求出的複數圓的尺寸代表值作為指標，可以評價上述邊界部的形狀。例如作為代表值，可以是複數圓的直徑或半徑的平均值(例如算術平均)、最小值、最大值等。
又，邊界部的形狀評價，在一形態中，不進行圓擬合，如上述，可以以明確指定的2點間的X軸方向的距離作為指標進行。詳細說來，上述距離的值越小，可以判斷為邊界部的形狀越陡峭，上述距離的值越大，可以判斷為邊界部的形狀越平滑。這樣利用距離的值，可以判斷邊界部的形狀，因為以數值為基礎可以客觀進行評價，根據評價可靠性的觀點是理想的。又，這樣以數值為基礎可以進行評價，因為與過去的評價結果的對比容易，這方面也是理想的。
上述距離的值，例如，可以是在評價對象的半導體晶圓的某一處如上述求出的距離值。或者，上述評價方法可以包含，在評價對象的半導體晶圓的複數不同處，分別求出上述距離。以這樣在複數不同處如上述求出的距離值的代表值作為指標，可以評價上述邊界部的形狀。例如作為代表值，可以是複數距離值的平均值(例如算術平均)、最小值、最大值等。
如上述，根據上述評價方法，可以評價半導體晶圓的晶圓表面(正面或背面)中，主面與鄰接此主面的倒角面之間的邊界部形狀。
[半導體晶圓的製造方法]
根據本發明一形態的半導體晶圓的製造方法(第一製造方法)，包括：
製造作為製品出貨的候補半導體晶圓；
根據上述評價方法評價上述候補半導體晶圓；以及
將評價的結果，判定為良品的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。
根據本發明另一形態的半導體晶圓的製造方法(第二製造方法)，包含：
製造包含複數的半導體晶圓的半導體晶圓批量；
從上述半導體晶圓批量抽出至少1個半導體晶圓；
根據上述評價方法，評價上述抽出的半導體晶圓；以及
將上述評價的結果，與判定為良品的半導體晶圓相同的半導體晶圓批量的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。
根據本發明另一形態的半導體晶圓的製造方法(第三製造方法)，包含：
在測試製造條件下製造評價用半導體晶圓；
根據上述評價方法，評價上述製造的評價用半導體晶圓；
根據上述評價的結果，決定上述測試製造條件加以變更的製造條件作為實製造條件或是決定上述測試製造條件作為實製造條件；以及
在上述決定的實製造條件下製造半導體晶圓。
第一製造方法，實施根據上述評價方法的評價作為所謂的出貨前檢查。又，第二製造方法，將進行所謂抽樣檢查的結果，與判定為良品的半導體晶圓相同批量的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。第三製造方法，評價測試製造條件下製造的半導體晶圓，根據此評價結果決定實製造條件。第一製造方法、第二製造方法、第三製造方法其中任一，都是根據之前說明的本發明的一形態的評價方法進行半導體晶圓的評價。
>第一製造方法>
第一製造方法中，作為製品出貨的候補半導體晶圓批量的製造，可以和一般半導體晶圓的製造方法一樣進行。例如，矽晶圓的一形態的拋光晶圓，可以根據包含切斷(slicing)、倒角加工、粗研磨(例如lapping)、蝕刻、鏡面研磨(最後研磨)、上述加工步驟間或加工步驟後進行洗淨來自Czochralski法(柴可斯基法(CZ法))等生長的單結晶鑄錠之矽晶圓的製造步驟製造。又，對於如上述製造的拋光(polished)晶圓施行回火處理，可以製造回火晶圓。在如上述製造的拋光晶圓表面上透過氣相生長磊晶層(磊晶生長)，可以製造磊晶晶圓。
製造的半導體晶圓，根據本發明的一形態的評價方法，評價主面與鄰接主面的倒角面之間的邊界部形狀。評價的細節，與之前的記載相同。於是，將評價的結果，判定為良品的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。用以判定為良品的基準，只要根據對製品半導體晶圓要求的品質決定即可。例如一形態中，求出的圓的尺寸或之前記載的2點間在X軸方向的距離在某值以上(即臨界值以上)，可以作為用以判定為良品的基準。又，作為圓的尺寸或上述距離的值，可以使用根據在相同半導體晶圓的不同處的評價求出的複數的圓的尺寸或複數的距離值的代表值(例如平均值(例如算術平均)、最小值、最大值等)。這點，關於第二製造方法及第三製造方法也相同。用以作為製品半導體晶圓出貨的準備，例如可以舉出捆包等。這樣根據第一製造方法，可以穩定供給市場主面與倒角面之間的邊界部形狀是期望的製品半導體晶圓形狀的半導體晶圓。
>第二製造方法>
第二製造方法中的半導體晶圓批量的製造，例如也如關於之前第一製造方法所記載，可以與一般的半導體晶圓的製造方法一樣進行。半導體晶圓批量內包含的半導體晶圓總數不特別限定。從製造的半導體晶圓批量抽出，提交所謂的抽樣檢查的半導體晶圓數至少一個，2個以上也可以，不特別限定其數量。
從半導體晶圓批量抽出的半導體晶圓，根據本發明的一形態的評價方法，評價主面與鄰接此主面的倒角面之間的邊界部形狀。評價方法的細節，與之前記載的相同。於是將評價的結果，與判定為良品的半導體晶圓相同的半導體批量的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。用以判定為良品的基準，只要根據對製品半導體晶圓要求的品質決定即可。例如一形態中，求出的圓的尺寸或之前記載的2點間在X軸方向的距離在某值以上(即臨界值以上)，可以作為用以判定為良品的基準。又，關於用以出貨作為製品半導體晶圓的準備，例如與之前關於第一製造方法記載的相同。根據第二製造方法，可以穩定供給市場主面與倒角面之間的邊界部形狀是期望的製品半導體晶圓形狀的半導體晶圓。又，因為本發明的一形態的評價方法是可以利用非破壞的評價，第二製造方法的一形態中，從半導體晶圓批量抽出提交評價的半導體晶圓，如果也是評價結果判定為良品的話，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備，準備後可以出貨作為製品半導體晶圓。
>第三製造方法>
關於第三製造方法，作為測試製造條件及實製造條件，可以舉出用於半導體晶圓製造的各種步驟中的各種條件。關於用於半導體晶圓製造的各種步驟，與之前關於第一製造方法記載的相同。又，所謂「實製造條件」，係意味製品半導體晶圓的製造條件。
第三製造方法，作為用以決定實製造條件的前階段，設定測試製造條件，在此測試製造條件下製造評價用半導體晶圓。製造的半導體晶圓，根據本發明的一形態的評價方法，評價主面與鄰接此主面的倒角面之間的邊界部形狀。評價方法的細節，與之前記載的相同。評價用半導體晶圓，至少1個，2個以上也可以，其數量不特別限定。評價的結果，評價用半導體晶圓的邊界部形狀只要是期望的製品半導體晶圓形狀，以此測試製造條件作為實製造條件，透過製造半導體晶圓出貨，可以穩定供給市場邊界部形狀是所希望的形狀的製品半導體晶圓。另一方面，評價的結果，評價用半導體晶圓的邊界部形狀與期望的製品半導體晶圓形狀不同時，決定以測試製造條件加以變更的製造條件作為實製造條件。加上變更的製造條件，理想是考慮不影響邊界部形狀的製造條件。作為那樣的製造條件的一例，可以舉出半導體晶圓的表面(正面及/或背面)的研磨條件。作為有關的研磨條件的具體例，可以舉出粗研磨條件及鏡面研磨條件。更詳細地，可以舉出研磨液的種類、研磨液的研磨粒濃度、研磨墊的種類(例如硬度等)等。又，作為製造條件的一例，也可以舉出倒角加工條件，詳細說來，倒角加工中的研削、研磨等的機械加工條件，更詳細地，可以舉出倒角加工使用的研磨帶種類等。決定這樣測試製造條件加以變更的製造條件作為實製造條件，透過此實製造條件下製造半導體晶圓出貨，可以穩定供給市場邊界部形狀是所希望的形狀的製品半導體晶圓。又，測試製造條件加以變更的製造條件下重新製造評價用半導體晶圓，根據本發明的一形態的評價方法評價此評價用半導體晶圓，也可以重複1次或2次以上判定以此製造條件作為實製造條件或再加以變更。
以上的第三製造方法中，關於評價用半導體晶圓的邊界部形狀是否是期望的製品半導體晶圓形狀的判定方法，可以參照關於之前第一製造方法及第二製造方法的良品判定的記載。
關於第一製造方法、第二製造方法及第三製造方法等的細節，可以應用關於半導體晶圓的製造方法的眾所周知的技術。
[實施例]
以下，根據實施例進一步說明本發明。但是，本發明不限定於實施例所示的形態。
1.半導體晶圓的評價
(1) 輪廓曲線的制作
準備晶圓表面的研磨條件及倒角加工條件不同的四種半導體晶圓(直徑300mm的表面是(100)面的矽單結晶晶圓(拋光晶圓))。這些半導體晶圓，從正面側使用雷射顯微鏡(KEYENCE公司製VK-X200)作顯微鏡觀察，以凹口部為0∘，左旋轉45∘、90∘、135∘、180∘、225∘、270∘、及315∘的各處中，得到包含曲線部分的輪廓曲線，顯示正面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓。
(2) 圓擬合區域的明確指定及圓的制作
使用解析軟體，二次微分上述輪廓曲線得到二次微分曲線。得到的二次微分曲線的峰值區域(谷型)中，以Y軸值0的位置為0%，以峰值深度為100%，明確指定深度60%的位置的Y軸值相同的2點的X軸值。
在上述輪廓曲線上明確指定具有這樣明確指定的X軸值之2點，明確指定此2點間的區域為圓擬合區域。
其次，使圓對這樣明確指定的圓擬合區域的輪廓形狀(曲線形狀)擬合制作圓，求出制作的圓的直徑。關於上述四種半導體晶圓(以下稱作「晶圓1」、「晶圓2」、「晶圓3」、「晶圓4」)，在上述各處求出的圓的直徑的算術平均，顯示在表1。
[表1] 
2.用以取得參照值的評價方法的說明
可以確認根據本發明的一形態的評價方法中得到的圓的尺寸能成為邊界部的形狀指標的值，例如，由於根據以下的評價方法取得的參照值與根據本發明的一形態的評價方法得到的圓的尺寸顯示良好的相關性。
首先關於半導體晶圓，得到包含應評價的邊界部的剖面像。例如，透過以顯微鏡拍攝在劈開面劈開半導體晶圓露出的剖面，可以取得剖面像。
制作只放大取得的剖面像在晶圓厚度方向的放大像。由於只放大晶圓厚度方向，剖面形狀的輪廓中可以對主面(所謂的水平面)強調邊界部的形狀，透過使用放大像，比使用不放大的剖面像，可以高精度評價邊界部的平滑/陡峭。更透過二值化處理放大像，因為可以更鮮明顯示剖面形狀的輪廓，可以更高精度評價邊界部的平滑/陡峭。
這樣得到的二值化處理完成像中，晶圓剖面形狀的輪廓，通常主面與倒角面之間的邊界部成為曲線形狀。於是，在此輪廓上，對主面與倒角面之間的邊界部曲線形狀，擬合具有近似此曲線形狀或一致的圓弧形狀的圓。這樣得到的圓(曲率圓)的尺寸，例如直徑或半徑越大，可以判斷為邊界部的形狀越平滑，上述圓的尺寸越小，可以判斷為邊界部的形狀越陡峭。作為例示，第9圖顯示，關於不同的二種半導體晶圓，顯示根據上述方法得到的二值化處理完成像(只放大晶圓厚度方向10倍後二值化處理得到的像)。第9圖也顯示具有與邊界部曲線形狀大致一致的圓弧的圓。圓中所示的數值，係圓的直徑。第9圖中，對比樣品1與樣品2的剖面形狀的話，樣品2的邊界部形狀比樣品1的邊界部形狀平滑。關於圓的尺寸，對比樣品1與樣品2的話，關於樣品2得到的圓的直徑比關於樣品1得到的圓的直徑大。與以上相同，根據用以取得參照值的評價方法求得的圓的尺寸與邊界部形狀密切關聯。
3.參照值的取得
上述1.中評價的4種半導體晶圓，分別在(110)面劈開，製造剖面觀察用試料。
製造的剖面觀察用試料，利用微分干擾顯微鏡，調整亮度或對比，取得包含上述3.評價的邊界部的剖面像(攝影倍率：500倍)。
取入取得的剖面像至圖像處理軟體(Adobe公司製軟體名Photoshop CS5)，只放大晶圓厚度方向10倍後，進行二值化處理。
將進行上述二值化處理得到的二值化處理完成像取入至軟體(微軟公司製Powerpoint)，使用相同軟體的圖形描繪工具，在剖面形狀的輪廓上描繪邊界部的曲線形狀與圓弧形狀大致一致的圓。曲線形狀與圓弧形狀大致一致，係以目視判斷。第8圖，係顯示根據上述方法得到的二值化處理完成像(只放大晶圓厚度方向10倍後二值化處理得到的像)。第8圖也顯示具有與邊界部曲線形狀大致一致的圓弧的圓。第8圖中，圓中所示的數值是圓的直徑(單位：任意單位)，這些值作為參照值。
4.評價結果
在第6圖中顯示，關於上述四種半導體晶圓，對上述3.中得到的參照值分別描繪上述1.中得到的圓的直徑(算術平均)的圖表。第6圖中，也顯示關於4個繪圖以最小平方法求出的近似直線。近似直線的相關係數的平方R2
超過0.99，表示極好的相關性。根據此結果，顯示上述1.中得到的圓的尺寸能成為用於邊界部的形狀評價的指標。根據以所謂圓的尺寸的數值為基礎的評價，例如，透過決定根據過去經驗可判定為良品的臨界值(圓的尺寸)，可以輕易進行良品判定。
如上述得到的圓的尺寸，如之前記載，可以用於出貨前檢查，可以用於從批量抽樣檢查，也可以用於決定半導體晶圓的實製造條件。
5.圓擬合區域的研討
(1) 輪廓曲線的制作
準備直徑300mm的磊晶晶圓，從正面側使用雷射顯微鏡(KEYENCE公司製VK-X200)顯微鏡觀察凹口部的相反側，得到包含曲線的輪廓曲線，顯示正面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓。
實施上述操作10次。
(2)圓擬合區域的明確指定及圓的制作
使用解析軟體，二次微分以上述10次操作分別得到的輪廓曲線得到二次微分曲線。得到的二次微分曲線的峰值區域(谷型)中，以Y軸值0的位置為0%，以峰值深度為100%，明確指定深度40%、50%、60%、70%、80%的位置的Y軸值相同的2點的X軸值，以這2點之間的區域為圓擬合區域，使圓擬合。這樣制作的圓的半徑，顯示在表2。
[表2] 
與之前記載相同，被明確指定上述2點的X軸值的Y軸值，以Y軸值0的位置為0%，以峰值區域的峰值深度或峰值高度為100%，理想是深度或高度在40〜80%的位置的Y軸值。因為理想是如上述求出的標準偏差值越小圓的尺寸的評價精度越提高的觀點，根據表2所示的標準偏差值，被明確指定上述2點的X軸值的Y軸值，以Y軸值0的位置為0%，以峰值區域的峰值深度或峰值高度為100%，更理想是深度或高度在50〜70%的位置的Y軸值，60%左右(例如55〜65%)又更理想，可以說60%更加理想。
第7圖顯示，關於晶圓表面的研磨條件及倒角加工條件不同的複數的半導體晶圓(直徑300mm的表面是(100)面的矽單結晶晶圓(拋光晶圓))，如同上述求出的圓的半徑與為了以圓擬合制作此圓明確指定的二次微分曲線在峰值區域的曲線上的Y軸值相同的2點間的X軸方向的距離值之間的關係圖表。在此，得到的二次微分曲線的峰值區域(谷型)中，以Y軸值0的位置為0%，以峰值深度為100%，明確指定深度60%的位置的Y軸值相同的2點的X軸值。第7圖中，也顯示關於各種繪圖根據最小平方法求出的近似直線。近似直線的相關係數的平方R2
超過0.7，表示良好的相關性。如同上述，圓的尺寸能成為用於邊界部的形狀評價的指標。因為顯示有關的圓的尺寸與上述距離的值是良好的相關性，可以確認上述距離的值也能成為用於邊界部的形狀評價的指標。
[產業上的利用可能性]
本發明在矽晶圓等的各種半導體晶圓的製造分野中有用。
無。
[第1圖]係輪廓曲線的一例，包含顯示半導體晶圓在正面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓的曲線部分；
[第2圖]係二次微分第1圖所示的輪廓曲線制作的二次微分曲線；
[第3圖]係明確指定圓擬合區域的程序說明圖；
[第4圖]係明確指定圓擬合區域的程序說明圖；
[第5圖]係顯示第1圖所示的輪廓曲線上制作的圓的一例；
[第6圖]係顯示實施例中對參照值繪製關於各種半導體晶圓得到的圓的直徑(算術平均)圖表；
[第7圖]係實施例中對二次微分曲線的峰值區域的曲線上Y軸值相同的2點間的X軸方向的距離值，繪製關於各種半導體晶圓得到的圓的半徑圖表；
[第8圖]係顯示根據用以得到參照值的評價方法得到的二值化處理完成像(只放大晶圓厚度方向10倍後二值化處理得到的像)；以及
[第9圖]係顯示根據用以得到參照值的評價方法的評價結果的一例。
Claims (14)
- 一種半導體晶圓的評價方法，包括： 制作輪廓曲線，顯示評價對象的半導體晶圓在厚度方向的剖面輪廓；以及 二次微分上述輪廓曲線； 其中，評價對象的半導體晶圓，係晶圓外周緣部上形成倒角面的半導體晶圓； 上述輪廓曲線包含曲線部分，X軸的值對應水平方向位置座標，Y軸的值對應垂直方向位置座標，而且顯示評價對象的半導體晶圓在一方表面側的主面的外周緣部側部分到外周緣部的上述主面側部分的區域的剖面輪廓； 上述評價方法，更包括： 根據以上述二次微分得到的二次微分曲線決定的指標，評價上述主面與鄰接上述主面的倒角面之間的邊界部形狀。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶圓的評價方法，包括： 上述二次微分得到的二次微分曲線的峰值區域的曲線上明確指定Y軸值相同的2點的X軸值； 上述二次微分前的輪廓曲線的上述曲線部分中，將X軸值是上述明確指定的值的2點間的區域，明確指定為圓擬合區域； 使圓擬合於上述圓擬合區域的輪廓形狀制作圓；以及 以上述制作的圓的尺寸作為上述指標。
- 如申請專利範圍第2項所述的半導體晶圓的評價方法，包括： 在評價對象的半導體晶圓的複數不同處中分別求出上述圓的尺寸； 其中，上述複數不同處中求出的複數的圓的尺寸代表值作為指標，評價上述主面與鄰接上述主面的倒角面之間的邊界部形狀。
- 如申請專利範圍第3項所述的半導體晶圓的評價方法，其中， 上述代表值，是上述複數的圓的尺寸的平均值。
- 如申請專利範圍第1項所述的半導體晶圓的評價方法，包括： 在上述二次微分得到的二次微分曲線的峰區域的曲線上明確指定Y軸值相同的2點的X軸值，以上述明確指定的2點之間的X軸方向的距離作為上述指標。
- 如申請專利範圍第2～5項中任一項所述的半導體晶圓的評價方法，其中， 被明確指定上述2點的X軸值的Y軸值，以Y軸值0的位置為0%，以上述峰值區域的峰值深度或峰值高度為100%，是深度或高度在40〜80%的位置的Y軸值。
- 如申請專利範圍第1～5項中任一項所述的半導體晶圓的評價方法，包括： 利用從上述一方表面側上方顯微鏡觀察評價對象的半導體晶圓取得的位置座標資訊，制作上述輪廓曲線。
- 如申請專利範圍第6項所述的半導體晶圓的評價方法，包括： 利用從上述一方表面側上方顯微鏡觀察評價對象的半導體晶圓取得的位置座標資訊，制作上述輪廓曲線。
- 如申請專利範圍第7項所述的半導體晶圓的評價方法，包括： 利用雷射顯微鏡進行上述顯微鏡觀察。
- 如申請專利範圍第8項所述的半導體晶圓的評價方法，包括： 利用雷射顯微鏡進行上述顯微鏡觀察。
- 一種半導體晶圓的製造方法，包括： 製造作為製品出貨的候補半導體晶圓； 根據申請專利範圍第1～10項中任一項所述的評價方法評價上述候補半導體晶圓；以及 將評價的結果，判定為良品的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。
- 一種半導體晶圓的製造方法，包括： 製造包含複數的半導體晶圓的半導體晶圓批量； 從上述半導體晶圓批量抽出至少1個半導體晶圓； 根據申請專利範圍第1～10項中任一項所述的評價方法，評價上述抽出的半導體晶圓；以及 將上述評價的結果，與判定為良品的半導體晶圓相同的半導體晶圓批量的半導體晶圓，提交用以出貨作為製品半導體晶圓的準備。
- 一種半導體晶圓的製造方法，包括： 在測試製造條件下製造評價用半導體晶圓； 根據申請專利範圍第1～10項中任一項所述的評價方法，評價上述製造的評價用半導體晶圓； 根據上述評價的結果，決定上述測試製造條件加以變更的製造條件作為實製造條件或是決定上述測試製造條件作為實製造條件；以及 在上述決定的實製造條件下製造半導體晶圓。
- 如申請專利範圍第13項所述的半導體晶圓的評價方法，其中， 施加上述變更的製造條件，是半導體晶圓表面的研磨處理條件及倒角加工條件至少一方。
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