(57)【要約】      （修正有）【課題】注入装置の性能を監視するためにダミーウェハのシート抵抗を４点プローブ法により測定し、再生利用のウェハの使用による注入装置の性能を決定する方法を提供する。【解決手段】基板（ダミーウェハ）１２にドーパント障壁層１４、その上にターゲット層（ポリシリコン層）１６を形成し、注入装置２０によって注入を行い、４点プローブ２２によりポリシリコン層のシート抵抗を測定する。したがって、裸の基板にはプローブによる傷がつかないので研磨する必要はなく、厚さが減少しない。基板はドーパント障壁層とポリシリコン層を剥がして再利用することにより、無制限に繰り返し使用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入装置の性能を決定する方法であって、:
（ａ）基板にドーパント障壁層を形成するステップ；
（ｂ）前記ドーパント障壁層にターゲット層を形成するステップ；
（ｃ）決定ウエハーのターゲット層にドーパントを注入するための前記注入装置の使用により注入プロセスを実行するステップ；及び
（ｄ）前記ターゲット層の少なくとも１つの電気的特性を測定するステップ；
及び
前記電気的特性を考慮に入れることにより前記注入装置の性能を決定するステップを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、前記ドーパント障壁層が窒化ケイ素を含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、前記ターゲット層がポリシリコンを含む方法。
【請求項４】
請求項１に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、前記ターゲット層の前記電気的特性を測定する前に熱処理過程を行うステップを更に含む方法。
【請求項５】
請求項４に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、前記熱処理過程が急速加熱処理である方法。
【請求項６】
請求項１に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、前記電気的特性がシート抵抗である方法。
【請求項７】
請求項１に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、更に：
(e)  
エッチングプロセスにより基板から前記ドーパント障壁層及び前記ターゲット層を剥がすステップを含む方法。
【請求項８】
請求項７に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、前記エッチングプロセスが、ウエットエッチングプロセスである方法。
【請求項９】
請求項８に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、前記ウエットエッチングプロセスが、リン酸を含むエッチング液を用いる方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、更に所定のサイクルの間前記ステップ(a)から(e)を繰り返すステップを含み、前記ステップ(c)の注入量が異なる方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の注入装置の性能を決定する方法であって、更に前記最小２乗近似によって測定された電気的特性に相関関係を持たせるステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注入装置の性能を決定する方法に関し、特に、再生利用のウエハーの使用による注入装置の性能を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハーが更なる製造過程に適しているかどうか決定するために、かつプロセス調整のために、半導体ウエハー上で行われなければならない種々の重要な測定がある。そのような測定の例には、ドーピング濃度測定、電荷保持時間測定及び一般リーク測定が含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在知られている測定装置及び技術には、周知の４点プルーブ法のような機械的プルーブの使用を通じての探針技術が含まれる。しかし、その測定装置のプルーブが、試験される裸のシリコンウエハーに直接接触し、このことは、裸のシリコンウエハーにとって破壊的である。測定された裸のシリコンウエハーは、ダミーとして用いられるか又は再生利用のために磨きを受ける。しかし、測定された裸のシリコンウエハーの厚みは、磨きの過程で５−３０マイクロメータ減少する。その結果、測定された裸のシリコンウエハーの再生利用回数は、磨き過程による厚みの減少に制限される。米国特許５，９１４，６１１は、シートの抵抗並びに薄膜及び基板の厚さの測定のための方法及び装置を開示する。４点プルーブアセンブリーは、基板上の膜の表面に接触し、基板の厚さは、プルーブと膜との接触点から決定される。測定装置は、電圧波形を出力し、それはプルーブアセンブリーのプルーブに電圧を印加する。インバータは、その電圧を反転し、プルーブアセンブリーのもう１つのプルーブにその反転電圧を提供し、４点プルーブのこれらプルーブ中及び膜表面を通る電流を誘起する。他の２つのプルーブは、その電流によって作られた膜中の電圧を測定する。電流プルーブの電圧は、他のプルーブに０近くの電圧を与え、これらの他のプルーブは、電圧をより高い精度で測定できる。電圧波形によって作られた電流と内側のプルーブ間に作られた電圧は、波形の各電圧レベルで測定される。膜のシート抵抗は、測定された電流及び電圧の最小２乗適合線の傾きを計算することにより決定される。そのシート抵抗は、その最小２乗線の傾きに比例する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１実施例は、破壊的な電気計測後剥がされうるドーパント障壁層及びポリシリコン層を持った再生利用ウエハーを使うことにより注入装置の性能を決定するための方法を提供する。新しいドーパント障壁層及びポリシリコン層は、同じウエハー上に形成されうる。
【０００５】
本発明の実施例に従った注入装置の性能を決定する方法は、基板上にドーパント障壁層を形成するステップと、ドーパント障壁層上にターゲット層を形成するステップと、ターゲット層にドーパントを注入するための注入装置を使って注入過程を行うステップと、熱処理過程を行うステップと、ターゲット層の少なくとも１つの電気的性質を測定するステップと、及びその電気的性質を考慮することにより注入装置の性能を決定するステップとを含む。本発明の１実施例において、ドーパント障壁層は、窒化ケイ素層で、ターゲット層は、ポリシリコン層で、電気的性質は、伝導性ポリシリコン層のシート抵抗である。
【０００６】
先行技術は、直に試験用の裸のシリコンウエハーに接触する測定装置のプルーブを使用する。これは裸のシリコンウエハーにとって破壊的である。それ故、測定された裸のシリコンウエハーは、再生利用のために磨きを受けなければならない。しかし、測定された裸のシリコンウエハーの厚さは、磨きの過程で５−３０マイクロメータ減少し、測定された裸のシリコンウエハーの再生利用回数は、磨き過程による厚みの減少に制限される。
【０００７】
対照的に、本発明は、ドーパント障壁層及びターゲット層を含んだ再生利用エハーを用いることにより注入装置の性能を監視する。そして、測定装置のプルーブは、裸のシリコンウエハーよりもむしろターゲット層に直接接触し、測定後ドーパント障壁層及びターゲット層の両方は、裸のシリコンウエハーから剥がされる。その結果、裸のシリコンウエハーの厚さが減少しないので、裸のシリコンウエハーにドーパント障壁層及びターゲット層を堆積させ、制限なしに更なる測定を行うことが可能である。
【０００８】
以下の発明の詳述が、より良く理解されるために、本発明の特徴及び技術的利点をやや広く上記のように概説した。本発明の追加の特徴及び利点は、以下に記述され、それが、本発明の請求の範囲の主題を形成する。開示された概念及び特定の実施例は、本発明と同じ目的を実行するための他の構造又はプロセスを修正又は設計するための基礎としてすぐに利用することができることは、当業者に評価されなければならない。添付の請求の範囲中に示されているように、そのような等価の構造は、本発明の精神及び範囲から離れていないこともまた、当業者によってはっきり理解されなければならない。
【０００９】
本発明の目的及び利点は、以下の記述を読むときに及び付随する図面を参照するときに明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１及び図２は、本発明の１実施例に従い、注入装置２０の性能を決定するための方法を示す。堆積過程は、新しいウエハー又は再生利用されたウエハーのような基板１２上にドーパント障壁層１４の形成が行われ、ターゲット層１６がその後、そのドーパント障壁層１４上に形成される事により行われる。本発明の１実施例において、ドーパント障壁層１４は、窒化ケイ素層であり、ターゲット層１６は、ドープポリシリコン層である。ドーパント障壁層１４は、ターゲット層１６から基板１２へのドーパントの拡散を防ぐように機能する。
【００１１】
注入プロセスは、ドーパントをターゲット層１６に注入するための注入装置２０を使うことにより行われ、急速加熱処理（ＲＴＰ）のような熱処理プロセスが、その後行われる。４点プルーブ２２は、ターゲット層１６のシート抵抗のような電気的特性を測定するために使われ、その電気的特性は、注入装置２０の注入量に関係し、注入装置２０の性能を監視するために使われうる。その結果、ドーパント障壁層１４及びターゲット層１６は、リン酸を含むエッチング液を用いるウェットエッチング過程のようなエッチング過程により基板１２から剥がされる。
【００１２】
ウェットエッチング過程は、実質的に基板１２を破壊することなく又は基板１２の厚みを減らすことなく、シート抵抗測定中に４点プルーブ２２により破壊されたドーパント障壁層１４及びターゲット層１６を剥がすことができる。それ故、基板１２の厚みが実質的に減少しないので、新しいドーパント障壁層１４及びドープポリシリコン層１６は、制限無しの更なる注入過程のため及びシート抵抗測定のため同じ基板１２上に堆積させることができる。
【００１３】
図２を参照して、伝導性ポリシリコン層１６のシート抵抗の試験は、基板１２上の伝導性ポリシリコン層１６に接触する４点プルーブ２２を用いることによりなされる。４点プルーブ２２は、４つの直線上に配列されたプルーブ２２a-dを含み、２つの外側のプルーブ２２a及び２２dは、一定電流Ｉを電流源３０から伝導性ポリシリコン層１６を介して導き、２つの内側のプルーブ２２b及び２２cは、電圧計３２を通る電流Ｉにより伝導性ポリシリコン層１６に作られた電圧降下を読む。あるいは、プルーブ２２a及び２２ｃは、電流Ｉを導くことができ、プルーブ２２b及び２２ｄは、電圧降下を読むことができる。
【００１４】
電圧測定に続き、ポリシリコン層１６のシート抵抗Ｒｓは、以下の関係式から計算できる。
【００１５】
【数１】
2010056503.tif 000003
上式中Ｖは、２つの内側のプルーブ２２c-dにより測定された電圧で、Ｉは，ポリシリコン層１６を流れる電流でかつｋは、定数である。この式は、４つのプルーブ２２a-dが、等しい間隔で配置されていると仮定する。
【００１６】
図３は、本発明の１実施例に従い、異なる注入量におけるシート抵抗の平均値及び測定点から計算された最小２乗線を示すグラフである。そのグラフは、注入装置２０を用い５０ＫｅＶでかつ異なる注入量でポリシリコン層１６にヒ素ドーパントを注入し、並びにポリシリコン層１６のシート抵抗を測定することにより作成される。注入量は、１Ｅ１５のような目標注入量(target dosage)にドーズトリムファクター（ＤＴＦ）をかけることにより決定される。グラフ中に５つの平均値があり、各平均値は、同じ注入法で５つの測定点から計算される。即ち図１に示されるステップは、２５サイクル繰り返し、注入量は、１つのＤＴＦサイクルからもう１つのＤＴＦサイクルへと違ってくる。詳細な注入法及び測定されたデータは、以下の表にリストされる。
【００１７】
【表１】
2010056503.tif 000004
５つの測定値の標準偏差及び近似線形測定点は、ドープポリシリコン層１６の本発明のＲｓ測定値がイオン注入装置２０の機能又は性能を決定するために安定的で適している事を明白に示している。
【００１８】
先行技術は、試験される裸のシリコンウエハーに直接接触する測定装置のプルーブを使い、このことは、裸のシリコンウエハーにとって破壊的である；それ故、測定された裸のシリコンウエハーは、再生利用のために磨きを受けなければならない。測定された裸のシリコンウエハーの厚みは、磨きの過程で５−３０マイクロメータ減少し、測定された裸のシリコンウエハーの再生利用回数は、磨き過程による厚みの減少に制限される。
【００１９】
対照的に、本発明は、ドーパント障壁層１４及び伝導性ポリシリコン層１６を含んだ再生利用ウエハーを用いることにより注入装置２０の性能を監視し、測定装置のプルーブが、基板１２よりもむしろ伝導性ポリシリコン層１６に直接接触し、かつシート抵抗の測定後ドーパント障壁層１４及びターゲット層１６の両方は、基板１２から剥がすことができる。その結果、基板１２の厚さが減少しないので、基板１２に新しいドーパント障壁層１４及び伝導性ポリシリコン層１６を堆積させ、制限なしに更なる注入及びシート抵抗測定を行うことが可能である。
【００２０】
本発明及びその利点は詳述されたが、種々の変更、代替、及び改変は、添付の特許請求の範囲中に定義されているように本発明の精神及び範囲から離れる事無しに行えることは理解されなければならない。例えば、上で述べた多くのプロセスが、異なる方法論で、及び他のプロセスに取り替え又はその組み合わせで実行されうる。
更に、本出願の範囲は、本明細書に記載の物質、手段、方法及びステップのプロセス、機械、製造、組成に制限される事は意図されていない。当業者の一人が容易に本発明の開示を評価する通り、本明細書に記載の対応する実施例と実質的に同様の機能を果たし又は実質的に同じ結果に至るところの現存するか後に開発されるであろう物質、手段、方法及びステップのプロセス、機械、製造、組成は、本発明に従い、利用することができる。従って、添付の特許請求の範囲は、そのような物質、手段、方法及びステップのプロセス、機械、製造、組成をその範囲に含む事が企図される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の１実施例に従い、注入装置の性能を決定するための方法を示す。
【図２】本発明の１実施例に従い、注入装置の性能を決定するための方法を示す。
【図３】本発明の１実施例に従い、異なる注入量におけるシート抵抗の平均値及び測定点から計算された最小２乗線を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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