(57)【要約】【課題】デバイス製造工程において、フォトリソグラフィー工程における露光装置のウエーハチャックの形状にバラツキがあっても高い歩留りでウエーハにデバイスパターンを形成することができるとともに、ＣＭＰを行う際にウエーハを均一な研磨代で研磨することができる半導体ウエーハを提供する。【解決手段】半導体ウエーハであって、該半導体ウエーハの外周部形状が、ウエーハ表面では盛り上がるように湾曲して（ハネて）おり、かつウエーハ裏面では垂れ下がるように湾曲して（ダレて）いるものであることを特徴とする半導体ウエーハ。【選択図】　　　　図１
2004022677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハであって、該半導体ウエーハの外周部形状が、ウエーハ表面では盛り上がるように湾曲して（ハネて）おり、かつウエーハ裏面では垂れ下がるように湾曲して（ダレて）いるものであることを特徴とする半導体ウエーハ。
【請求項２】
前記半導体ウエーハの外周部の湾曲は、半導体ウエーハの表面及び裏面の形状データを測定し、測定したウエーハ表面及び裏面の形状データから半径方向に沿った形状プロファイルをそれぞれ作成し、作成した形状プロファイルをそれぞれ微分処理して微分プロファイルを算出した際に、ウエーハ表面の微分プロファイルが外周部で盛り上がるような湾曲（ハネ）を示し、かつウエーハ裏面の微分プロファイルが外周部で垂れ下がるような湾曲（ダレ）を示すものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエーハ。
【請求項３】
前記半導体ウエーハの表面及び裏面が、半導体ウエーハの最外周から１ｍｍ〜２ｍｍ以内の領域を除外した外周部の領域で湾曲しているものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体ウエーハ。
【請求項４】
前記半導体ウエーハの外周部における表面のハネ開始位置（表面の変極点）及び裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）が、ウエーハの最外周から１０ｍｍ以内の領域にあることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の半導体ウエーハ。
【請求項５】
前記半導体ウエーハの表面のハネ開始位置（表面の変極点）と裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）とが、ウエーハ半径方向でウエーハ中心から同じ距離に位置することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体ウエーハ。
【請求項６】
前記半導体ウエーハの表面及び裏面が鏡面研磨されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の半導体ウエーハ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハに代表される半導体ウエーハに関し、特に半導体ウエーハの形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、半導体基板材料として用いられるシリコンウエーハの製造は、ウエーハメーカ側で行われ、一般的に、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｚｏｎｅ；ＦＺ）法等により円筒状の半導体単結晶インゴットを育成し、育成した半導体単結晶インゴットを薄板状に切断（スライシング）してウエーハを作製した後、得られたウエーハに、ウエーハの割れ・欠けを防止するためにウエーハ外周部を面取りする面取り工程、ウエーハの厚さ及び平坦度を整えるために行うラッピング工程、ウエーハの加工歪みを除去するためにウエーハをエッチングするエッチング工程、エッチング処理されたウエーハの表面粗さ及び平坦度を一層向上させてウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程、ウエーハを洗浄してウエーハに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程等が行われ、半導体ウエーハが製造される。この半導体ウエーハの製造工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程を加えたり、工程順を入れ換えたりすることができる。
【０００３】
このように製造された半導体ウエーハは、一般的にデバイスメーカ側でウエーハ上にデバイスが形成されて、半導体デバイスが製造される。
半導体デバイスの製造工程では、例えば、半導体ウエーハ上に酸化膜、金属膜あるいはポリシリコン等の薄膜を層状に形成してレジストパターンを形成する工程が、通常２０回〜３０回程度行われており、ＤＲＡＭ（ｄｙｎａｍｉｃ　ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ）を例に挙げると、現在量産が行われている６４ＭビットＤＲＡＭでは、線幅が０．２５μｍ〜０．２０μｍのレジストパターンが描かれている。そして、半導体ウエーハ上にこのような薄膜を多層に配線して行くと、層の表面に凹凸を生じ、層数が増えるにつれて段差が大きくなる。この層間絶縁膜の表面を平坦にするために、配線等を研磨する方法としてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械的研磨）技術が提案されている。このＣＭＰ技術は、多層弾性研磨パッドを用いて研磨を行うので均一な研磨代が得られる。
【０００４】
しかしながら、近年、半導体デバイス技術の飛躍的な進歩による半導体デバイスの高集積化が著しく、これに伴って回路パターンの一層の微細化が要求されており、回路パターンの寸法精度、及び重ね合わせ精度についてもその向上が要求されている。このような要求に対し、半導体デバイス用基板となる半導体ウエーハに対する品質要求もより厳しくなってきている。そのため、上記のような従来の半導体ウエーハの製造における研磨方法では、最先端の半導体デバイス製造に必要な平坦度の仕様を満足することが困難になってきている。例えば、半導体ウエーハにわずかなうねり等があった場合でも、フォトリソグラフィ工程等においてデバイスパターンに誤差が生じ、歩留りの低下を引き起こすという問題が生じた。さらに、半導体ウエーハを有効利用して生産性を向上させる為、ウエーハ主表面の最外周近傍（面取り部近傍）まで平坦なウエーハが要求されている。
【０００５】
このような高平坦度の半導体ウエーハを製造するため、ウエーハメーカ側でも種々の工夫が為されている。例えば、研磨や平面研削等によって高度に平坦化した後、得られた平坦度を保持しつつ所定の面粗さをもつ鏡面研磨ウエーハに仕上げるため、均一な研磨代が得られる上記のＣＭＰ技術が研磨（ポリッシング）工程で行われ、平滑で無歪みの鏡面加工がなされている。このＣＭＰ技術は、原理的には化学的作用と機械的作用により研磨するものであり、例えば、コロイダルシリカをアルカリ溶液中に分散させた研磨剤を供給しながら、所定の荷重下でウエーハと研磨布を相対的に摺動させることにより研磨が行われる。このようなＣＭＰによるウエーハの鏡面研磨では、アルカリ溶液によってウエーハ表面に軟質のシリカ水和膜が形成され、この水和膜を除去することにより研磨が進行する。
【０００６】
さらに、高平坦度の半導体ウエーハを製造するために、近年ではウエーハ表裏両面を研磨する傾向がある。また、半導体ウエーハ最外周近傍（面取り部近傍）まで平坦化するため、外周部の過研磨を防止して、周辺ダレを防止するためにウエーハ周辺で研磨布を押し込むリテーナリングを用いた研磨ヘッドを有するＣＭＰ研磨装置により研磨が行われるようになってきている。
【０００７】
上記のような研磨を行って半導体ウエーハを製造する場合、デバイス製造工程におけるデザインルールが０．１８μｍまでであれば、従来用いられているＧＢＩＲ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｂａｃｋ　Ｉｄｅａｌ　Ｒａｎｇｅ）、ＳＢＩＲ（Ｓｉｔｅ　Ｂａｃｋ　Ｉｄｅａｌ　Ｒａｎｇｅ）、ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ　Ｆｒｏｎｔ　ｌｅａｓｔ−ｓＱｕａｒｅｓ　Ｒａｎｇｅ）等の指標で半導体ウエーハの平坦度の規格を満足するように半導体ウエーハを製造することによって、十分な品質を有する半導体ウエーハと得ることができた。
【０００８】
しかしながら、近年の半導体デバイスの更なる高集積化により、デザインルールが０．１５μｍや更に０．１３μｍとその仕様が厳しくなるにつれ、上記のような半導体ウエーハの平坦度の規格を満足した半導体ウエーハであっても、実際にウエーハ上にデバイスを形成してみるとレジストパターンを正確に形成することができず、歩留りの低下を招くという問題が生じた。
【０００９】
特に、ＧＢＩＲ、ＳＢＩＲ、及びＳＦＱＲの指標は、ウエーハ中心部の平坦度は精度良く評価することができるものの、ウエーハ外周部、特にウエーハ主表面と面取り部の境界付近のウエーハ形状を正確に評価することができない。そのため、半導体ウエーハの平坦度が上記の指標で規格内であっても、歩留りが低下するという問題があった。例えば、デバイス製造工程では、多くの露光装置やＣＭＰ等の処理装置が用いられており、このような装置を用いて処理が行われる工程において歩留まりが悪くなることが多くなった。
【００１０】
この原因の一つとしては、例えば、フォトリソグラフィー工程において露光装置に用いられるウエーハ保持用のチャックとウエーハの形状の相性が問題であると考えられる。このようなウエーハチャックとウエーハ形状の相性に関しては、ウエーハチャックの形状とウエーハの外周部形状等のマッチングが重要である。例えば、ウエーハチャックの形状とウエーハの外周部形状のマッチングが悪い場合、ウエーハ表面にレジストパターンを転写する際にデフォーカスが生じてしまい、その結果、歩留まりの低下を招く。したがって、ウエーハ保持用のチャックとの相性の良い半導体ウエーハを製造することが望まれている。
【００１１】
しかしながら、ウエーハチャックの形状とウエーハの外周部形状とのマッチングはデバイスメーカ側の問題であり、ウエーハメーカ側では正確に確認することが出来ない。したがって、ウエーハメーカとしては、デバイスメーカ側である程度のチャック形状のばらつきがあっても歩留まりに影響しない形状のウエーハを供給する必要がでてきた。
【００１２】
また、デバイス製造工程におけるＣＭＰ等による研磨では、ウエーハ面内での研磨代の均一性が重要である。しかしながら、従来の半導体ウエーハの製造においては、上述のように、ウエーハ外周部の形状を正確に評価することができないため、ウエーハ外周部の形状を高精度に制御することができない。そのため、デバイス工程において前記リテーナリングを用いたＣＭＰを行う際に、例えば半導体ウエーハの外周部形状がダレている場合は、不削りが生じ研磨代が少なくなったり、また、外周部まで平坦なウエーハを用いてＣＭＰを行うと、研磨加工自体がウエーハをハネ形状に加工しやすいため、研磨代にばらつきが生じる。その結果、膜厚の不均一化や変色を引き起こし、歩留りの低下を招いていた。
【００１３】
さらに、従来の半導体ウエーハは、ウエーハ製造における研磨工程の際に前記リテーナリングを用いた研磨ヘッドを有するＣＭＰ研磨装置等でウエーハの両面が研磨されると、ウエーハの表裏両面ともに外周部がハネた形状となる。また、研磨工程の際にリテーナリングを用いない場合では、エッチングの影響などによりウエーハの表裏両面ともに外周部がダレた形状となることが多い。すなわち、従来の半導体ウエーハは、ハネ具合やダレ具合は若干違うものの、ウエーハの表裏両面が同じような形状を有するものとなっていた。
【００１４】
そのため、半導体デバイスの製造の際に、半導体ウエーハがフォトリソグラフィー工程の露光装置に好適な形状を有している場合、その半導体ウエーハにＣＭＰを行うと研磨代の均一性が悪化して問題となる。また逆に、ＣＭＰに好適な形状を有する半導体ウエーハであれば、露光装置との相性が悪く、歩留りの低下を引き起こすという問題があった。すなわち、従来の半導体ウエーハでは、これら両方の工程に適した形状を有する半導体ウエーハとすることができなかった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、デバイス製造工程において、フォトリソグラフィー工程における露光装置のウエーハチャックの形状にバラツキがあっても高い歩留りでウエーハにデバイスパターンを形成することができるとともに、ＣＭＰを行う際にウエーハを均一な研磨代で研磨することができる半導体ウエーハを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体ウエーハであって、該半導体ウエーハの外周部形状が、ウエーハ表面では盛り上がるように湾曲して（ハネて）おり、かつウエーハ裏面では垂れ下がるように湾曲して（ダレて）いるものであることを特徴とする半導体ウエーハが提供される（請求項１）。
【００１７】
このように、半導体ウエーハの外周部形状が、ウエーハ表面では盛り上がるように湾曲して（ハネて）おり、かつウエーハ裏面では垂れ下がるように湾曲して（ダレて）いる半導体ウエーハであれば、フォトリソグラフィー工程で一般的に用いられている種々の露光装置に好適な半導体ウエーハとすることができ、かつ均一な研磨代でＣＭＰを行うことができる半導体ウエーハとすることができる。尚、ここで、ウエーハ表面とは、デバイス等が形成される側の半導体ウエーハの一主面のことであり、一方ウエーハ裏面とは、もう一方のウエーハの一主面のことである。
【００１８】
この場合、前記半導体ウエーハの外周部の湾曲は、半導体ウエーハの表面及び裏面の形状データを測定し、測定したウエーハ表面及び裏面の形状データから半径方向に沿った形状プロファイルをそれぞれ作成し、作成した形状プロファイルをそれぞれ微分処理して微分プロファイルを算出した際に、ウエーハ表面の微分プロファイルが外周部で盛り上がるような湾曲（ハネ）を示し、かつウエーハ裏面の微分プロファイルが外周部で垂れ下がるような湾曲（ダレ）を示すものであることが好ましい（請求項２）。
【００１９】
このように、半導体ウエーハの外周部の湾曲が、半導体ウエーハの表面及び裏面の形状データを測定し、測定したウエーハ表面及び裏面の形状データから半径方向に沿った形状プロファイルをそれぞれ作成し、作成した形状プロファイルをそれぞれ微分処理して微分プロファイルを算出した際に、ウエーハ表面の微分プロファイルが外周部で盛り上がるような湾曲（ハネ）を示し、つまり、微分プロファイルの微分値（傾きの大きさμｍ／ｍｍ）が、ハネをプラスで表した場合にプラス側で推移し、かつウエーハ裏面の微分プロファイルが外周部で垂れ下がるような湾曲（ダレ）を示すもの、つまり、微分プロファイルの微分値（傾きの大きさμｍ／ｍｍ）が、ダレをマイナスで表した場合にマイナス側で推移するものであれば、従来のようなウエーハの厚さに基づく半導体ウエーハの指標では正確に確認することができなかったウエーハ表面と裏面の形状がそれぞれ異なる半導体ウエーハを、定量的にかつ正確に規定されたウエーハとすることができる。したがって、確実に、フォトリソグラフィー工程における露光装置に好適であり、かつ均一な研磨代でＣＭＰを行うことができる半導体ウエーハとすることができる。
【００２０】
このとき、前記半導体ウエーハの表面及び裏面が、半導体ウエーハの最外周から１ｍｍ〜２ｍｍ以内の領域を除外した外周部の領域で湾曲しているものであることが好ましい（請求項３）。
【００２１】
半導体ウエーハは、実際にデバイスが形成される領域での外周部形状が重要である。デバイス製造工程に供給するウエーハの平坦度の保証エリア（仕様）は、従来ウエーハ最外周端部から３ｍｍを除いた領域である事が多い（この部分を除いたウエーハ中心側の領域をウエーハ有効領域などということがある）。従って本発明のウエーハ形状も少なくともこのウエーハ有効領域内の外周部でウエーハ表面が盛り上がるように湾曲して（ハネて）おり、かつウエーハ裏面では垂れ下がるように湾曲して（ダレて）いることが好ましい。特に保証エリアがウエーハ最外周端部から３ｍｍを除いた領域であったとしても、半導体ウエーハの最外周（端部）から２ｍｍを除外した外周部の領域、更には最外周（端部）から１ｍｍを除外した範囲まで湾曲していることが好ましい。このような領域まで湾曲するように形成しておけば、保証エリア内でのデフォーカス不良やＣＭＰによる変色不良等の発生を著しく低下することができ、更にウエーハの平坦度の保証エリア（仕様）がウエーハ最外周端部から２ｍｍ又は１ｍｍを除いた領域となったとしても対応できる。また、一般に半導体ウエーハの最外周には面取り部が形成されていることから、上記のように半導体ウエーハの表面及び裏面が半導体ウエーハの最外周から１ｍｍ以内の領域を除外した外周部の領域で湾曲しているものが好ましい。これにより、フォトリソグラフィー工程における露光装置にもＣＭＰを行う際にも好適な半導体ウエーハとすることができる。
【００２２】
さらに、前記半導体ウエーハの外周部における表面のハネ開始位置（表面の変極点）及び裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）が、ウエーハの最外周から１０ｍｍ以内の領域にあることが好ましい（請求項４）。
【００２３】
フォトリソグラフィー工程における露光装置との相性やＣＭＰによる研磨における研磨代の均一性を良くする為には、ウエーハの外周部、特にウエーハの最外周から１０ｍｍ以内の領域のウエーハ形状が極めて重要である。したがって、本発明のように、半導体ウエーハの外周部における表面のハネ開始位置（表面の変極点）及び裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）が、ウエーハの最外周から１０ｍｍ以内の領域にあれば、フォトリソグラフィー工程における露光装置及びＣＭＰによる研磨に好適な半導体ウエーハとなる。
【００２４】
このとき、前記半導体ウエーハの表面のハネ開始位置（表面の変極点）と裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）とが、ウエーハ半径方向でウエーハ中心から同じ距離に位置することが好ましい（請求項５）。
【００２５】
このように、半導体ウエーハの表面の変極点と裏面の変極点とが、ウエーハ半径方向でウエーハ中心から同じ距離に位置する半導体ウエーハであれば、ウエーハの表面と裏面の形状がそれぞれ異なっていても、ウエーハ面内のデバイスが作製される領域においてウエーハの厚さがほぼ均一となる半導体ウエーハとすることができる。したがって、例えばフォトリソグラフィー工程において、真空チャックを用いてウエーハを真空吸着することによって、半導体ウエーハの表面を平坦な状態にすることができるため、ウエーハ表面にパターンを正確に形成することができる。
【００２６】
また、前記半導体ウエーハの表面及び裏面が鏡面研磨されたものであることが好ましい（請求項６）。
このように、半導体ウエーハの表面及び裏面が鏡面研磨されたものであれば、より高平坦度の半導体ウエーハとなる。したがって、半導体ウエーハにデバイスを高精度に作製することができ、デバイス製造における歩留りを一層向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１に、本発明の半導体ウエーハの形状を説明する概略説明図を示す。尚、この図１は本発明の特徴を誇張して解り易く記載したもので、その寸法や形状の比例関係等は実際のものとは異なるものであり、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
【００２８】
図１に示したように、本発明の半導体ウエーハ１は、半導体ウエーハの外周部形状が、ウエーハ表面では盛り上がるように湾曲して（ハネて）おり、かつウエーハ裏面では垂れ下がるように湾曲して（ダレて）いることを特徴とする。
すなわち、本発明の半導体ウエーハは、ウエーハ表面と裏面がそれぞれ異なる形状を有しており、ウエーハ外周部において、ウエーハの表面側ではウエーハ表面中心部のウエーハ面の位置よりも外周部が凸側となるように湾曲しており（これをハネと呼ぶ）、またウエーハの裏面側ではウエーハ裏面中心部のウエーハ面の位置よりも外周部が凹側となるように湾曲している（これをダレと呼ぶ）形状を有している。
【００２９】
なお、図１に示すようにウエーハ主面が平坦でうねりなどがない理想的なウエーハ形状であれば、その外周部の形状確認は容易であるが、実際にはうねり等の影響で外周形状が正確に評価できない。そこで、本発明の半導体ウエーハは、外周部の湾曲が、半導体ウエーハの表面及び裏面の形状データを測定し、測定したウエーハ表面及び裏面の形状データから半径方向に沿った形状プロファイルをそれぞれ作成し、作成した形状プロファイルをそれぞれ微分処理して微分プロファイルを算出した際に、ウエーハ表面の微分プロファイルが外周部で盛り上がるような湾曲（ハネ）を示し、かつウエーハ裏面の微分プロファイルが外周部で垂れ下がるような湾曲（ダレ）を示すものである。
【００３０】
このように、半導体ウエーハの形状を上記のような方法、すなわち微分型形状評価方式によって規定すれば、ウエーハ表面及び裏面が異なる形状を有する半導体ウエーハを定量的に表すことができる。したがって、半導体ウエーハを、確実にウエーハ表面ではハネており、ウエーハ裏面ではダレている形状を有するものとすることができる。以下に、本発明の半導体ウエーハの形状を微分型形状評価方式により規定する方法について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
先ず、半導体ウエーハの表面及び裏面の形状データを測定する。
半導体ウエーハの形状データの測定は、例えば、図６に示した形状測定手段８を用いることによって行うことができ、ウエーハ支持具９により半導体ウエーハ１の外周部や主面の一部を保持し、ウエーハ１を挟むように配置された表裏２本の変位計１０により半導体ウエーハを走査してウエーハの厚さ方向の面の変位を測定することによって、半導体ウエーハ表面及び裏面の形状データを求めることができる。
【００３２】
このとき、半導体ウエーハの形状データは、半導体ウエーハの表面及び裏面を細かい測定間隔で走査することによって、優れた精度で半導体ウエーハの形状評価を行うことができる。例えば、半導体ウエーハを走査する間隔を１ｍｍ間隔以下、特に０．０５ｍｍ間隔程度とすることにより、優れた測定精度で半導体ウエーハの形状データを測定することができる。
【００３３】
また、半導体ウエーハの形状データを測定する他の方法として、例えば被測定対象物を載せる試料台上に半導体ウエーハを非吸着で載置し、変位計を用いて半導体ウエーハの表面又は裏面を走査してウエーハの厚さ方向の面の変位を測定することによって、形状データを求めることもできる。
【００３４】
さらにこのとき、半導体ウエーハの形状データを求めると同時に、半導体ウエーハの厚さを測定して厚さデータを求めることによって、半導体ウエーハの形状をより正確に規定することができる。
【００３５】
次に、測定した半導体ウエーハの表面及び裏面の形状データから半径方向に沿った形状プロファイルをウエーハ表面及び裏面のそれぞれについて作成する。
例えば、本発明の半導体ウエーハの特徴である外周部のウエーハ形状を規定する場合、図２に示すようなウエーハ外周部の形状プロファイルを作成する。この図２の形状プロファイルは、直径３００ｍｍの半導体ウエーハのウエーハ中心から１２０〜１４８ｍｍの範囲の形状データを示したものである。このとき、ウエーハ最外周から２ｍｍの領域は測定除外領域とした。この図を見てもわかるように、形状プロファイル（変位）を見ただけでは、うねり等の影響が大きく、外周形状がダレているのかハネているのか、また形状変化がどのような位置から始まっているのか正確には判断できない。
【００３６】
一般に、半導体ウエーハの外周部にはウエーハのカケ等を防止するために面取りが施されているため、図１に示すような面取り部が形成されている。この面取り部の幅はウエーハの製造方法によって異なるが、通常およそ５００μｍ（０．５ｍｍ）程度である。測定精度等を考慮に入れると、面取り部を含む半導体ウエーハの最外周から１ｍｍの領域を除外すると良い。さらに、本発明の半導体ウエーハにおいて特に重要となるのはウエーハ外周から１ｍｍ〜２ｍｍ以内の領域を除外したウエーハ中心側の領域である。すなわち、本発明の半導体ウエーハの表面及び裏面が、このような面取り部を含む半導体ウエーハの最外周から１ｍｍ〜２ｍｍ以内の測定除外領域を除いた領域で湾曲しているものであれば、フォトリソグラフィー工程における露光装置にもＣＭＰを行う際にも好適な半導体ウエーハとすることができる。
【００３７】
このとき、形状プロファイル（形状データ）の符号（プラス・マイナス）を、プラスまたはマイナスで表すかは任意であり、ウエーハ形状を規定する際にウエーハの外周部におけるウエーハ面のハネまたはダレ方向を間違えることなく規定することができれば良い。例えば、今回の場合、半導体ウエーハの形状データを図６に示した形状測定手段８を用いて測定しているため、変位計１０により図７のようにして形状データが得られる。したがって、ウエーハ裏面の形状データは、ウエーハ表面の形状データの符号とはプラスマイナスが逆に表されている。
【００３８】
続いて、作成した形状プロファイル（図２）を、任意の位置を基準として一定間隔で微分を行い、その中点にデータをプロットすることによって、図３に示すような微分プロファイルを算出することができる。つまり、作成した形状プロファイルにおいて、任意の位置Ｘｉ（ｍｍ）を基準として、Ｘｉ＋１（ｍｍ）における形状プロファイルの変位の大きさＹｉ＋１（μｍ）と、Ｘｉ（ｍｍ）における形状プロファイルの変位の大きさＹｉ（μｍ）との差を一定間隔（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）で除した値を微分値（ｄｙｉ）として求めた後、間隔（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）の中間点にデータをプロットすることによって微分プロファイルを算出することができる。この微分値は傾きの大きさ（μｍ／ｍｍ）に相当する。
【００３９】
また、この図３の微分プロファイルは、形状プロファイルから微分プロファイルを算出する際に、長波長成分を除去するために最小自乗法近似を施し、さらに測定ノイズを除去するために１〜２ｍｍ程度の移動平均の操作を行ったものである。このように、ワープ等の長波長成分及び測定ノイズの除去をある程度行うことによって、ウエーハ形状の局所的な変化を正確に測定することができる。
【００４０】
このとき、形状プロファイルの微分を行う間隔（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）は、評価対象となる半導体ウエーハの形状に応じて任意に選択することができるが、形状プロファイルをウエーハの半径方向に沿って１ｍｍ間隔で微分することによって、高精度に半導体ウエーの形状を規定することができる。
【００４１】
本発明の半導体ウエーハは、このようにして得られた微分プロファイルが、ウエーハ表面の微分プロファイルが外周部で盛り上がるような湾曲（ハネ）を示し、つまり、微分プロファイルの微分値（傾きの大きさμｍ／ｍｍ）が、ハネをプラスで表した場合にプラス側で推移し、かつウエーハ裏面の微分プロファイルが外周部で垂れ下がるような湾曲（ダレ）を示す、つまり、微分プロファイルの微分値（傾きの大きさμｍ／ｍｍ）が、ダレをマイナスで表した場合にマイナス側で推移するものである。
【００４２】
すなわち、本発明の半導体ウエーハは、図３に示した微分プロファイルのように、例えばウエーハ表面においてウエーハ面の傾きがウエーハの厚さが増加する向きをプラスで表した場合に、ウエーハ表面の微分プロファイルが外周部の評価領域内でプラスを示す形状を有するものである。また一方、ウエーハ裏面では、例えばウエーハ面の傾きがウエーハの厚さが減少する向きをプラスで表した場合に、ウエーハ裏面の微分プロファイルが外周部の評価領域内でプラスを示す形状を有するものである。
【００４３】
このように半導体ウエーハの形状を微分型形状評価方式によって規定することによって、従来のようなウエーハの厚さに基づく半導体ウエーハの評価では正確に確認することができなかった本発明のような半導体ウエーハの形状、すなわちウエーハ外周部がウエーハ表面でハネており、裏面でダレている形状を定量的にかつ正確に示すことができる。したがって、この評価法を用いてウエーハの外周部の形状を規定すれば、正確かつ明確にウエーハ形状を定義できる。
【００４４】
このとき、本発明の半導体ウエーハは、図１に示したように、ウエーハ表面及び裏面が半導体ウエーハの最外周から１ｍｍ〜２ｍｍ以内の測定除外領域を除いた外周部の領域で湾曲しているものであれば良く、測定除外領域における半導体ウエーハの形状は任意とすることができる。
【００４５】
したがって、例えば、ウエーハ表面側の測定除外領域におけるウエーハ形状は、ハネの形状から徐々にダレて面取り部まで続くような形状とすることができる。すなわち、本発明でいうウエーハ表面で盛り上がるように湾曲しているとは、前述のように、ウエーハの表面側でウエーハ表面中心部のウエーハ面の位置よりも外周部が凸側となるように湾曲した形状（ハネた形状）となることを意味し、外周部は最終的に面取り部につながるのは当然であるから、一切ダレ形状が外周部表面にはないと言う事ではない。また、ウエーハ裏面側の測定除外領域におけるウエーハ形状も任意であるが、好ましくは、図１に示したように測定除外領域でもダレの形状がそのまま面取り部まで続いており、ウエーハ裏面の測定除外領域にはハネがない方が良い。
【００４６】
このような形状を有する本発明の半導体ウエーハであれば、フォトリソグラフィー工程において一般的に用いられている種々の露光装置に好適な半導体ウエーハとすることができ、かつ均一な研磨代でＣＭＰを行うことができる半導体ウエーハとすることができる。
【００４７】
ここで、本発明の半導体ウエーハを露光装置のウエーハチャック（真空チャック）にセットしたときの状態を図４に模式的に示し、また本発明の半導体ウエーハにＣＭＰを行う際の状態を図５に模式的に示す。
【００４８】
図４に示したように、本発明の半導体ウエーハにフォトリソグラフィー工程を行う場合、半導体ウエーハ１の裏面を貫通孔３を有する吸着チャック２で真空吸着することによって、半導体ウエーハ１の裏面が吸着チャック２に強制的に保持されることになり、それに伴いウエーハ表面の外周部のハネた部分が平らな状態になる。これにより、半導体ウエーハ表面にレジストパターンを転写する際に、ウエーハ外周部でのデフォーカスが生じにくくなる。その結果、デバイス製造における歩留りを向上させることができる。しかも、本発明の形状のウエーハであれば、露光装置等のウエーハチャックの形状に装置間でバラツキがあったとしても、吸着後のウエーハ面を周辺まで平らにすることができ、デバイス歩留りを低下させることがない。
【００４９】
また、デバイス製造工程で本発明の半導体ウエーハにＣＭＰを行う際には、図５に示したように、リテーナリング６を有する研磨ヘッド４に半導体ウエーハ１の裏面をパッキングパッド５を介して保持し、ウエーハ表面を研磨布７に摺接させる。このとき、研磨布７はリテーナリング６によって押し付けられた状態となる。そのため、この状態でＣＭＰを行うことによって、半導体ウエーハ１の表面の外周部がハネ形状に倣った形で研磨されるため、ウエーハ面内を均一な研磨代で研磨を行うことができる。その結果、研磨代にばらつきが生じず、膜厚の不均一化や変色を防止できるため、デバイス製造工程における歩留りの低下を抑制することができる。
【００５０】
こうして、本発明のウエーハは、露光装置のウエーハチャックの相性も良く、ＣＭＰを行う際にも均一に研磨することができるウエーハとすることができる。
【００５１】
このとき、確実にフォトリソグラフィー工程における露光装置と半導体ウエーハとの相性を良くし、かつＣＭＰにおけるウエーハの研磨代の均一性を向上させる為には、ウエーハの外周部、特にウエーハの最外周から１０ｍｍ以内の領域のウエーハ外周部形状が正確に制御されたものであることが極めて重要である。したがって、半導体ウエーハの外周部において、ウエーハ表面で湾曲が始まる位置であるハネ開始位置（表面の変極点）、及びウエーハ裏面で湾曲が始まる位置である裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）は、ウエーハの最外周から１０ｍｍ以内の領域にあることが好ましい。
【００５２】
このとき、半導体ウエーハの表面のハネ開始位置（表面の変極点）と裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）とが、ウエーハ半径方向でウエーハ中心から同じ距離に位置していれば、本発明のようにウエーハ表面と裏面の形状が異なった半導体ウエーハでも、ウエーハの厚さをウエーハ面内で均一にすることができる。したがって、例えば図４に示したように、フォトリソグラフィー工程において吸着チャック２を用いて半導体ウエーハ１を真空吸着した際に、半導体ウエーハの表面を測定除外領域近傍まで平坦な状態にすることができるため、レジストパターンをウエーハ表面の測定除外領域近傍まで正確に形成することができる。
【００５３】
さらに、本発明の半導体ウエーハは、ウエーハの表面及び裏面が鏡面研磨されたものであることが好ましい。このように本発明の半導体ウエーハが両面ともに鏡面研磨されたものであれば、半導体ウエーハを高平坦度化することができる。したがって、デバイス製造工程におけるデザインルールが厳しくなっても、ウエーハ表面にデバイスを正確に形成することができ、デバイス製造工程における歩留りを一層向上させることができる。
【００５４】
尚、本発明の半導体ウエーハにおいて、ウエーハ外周部での表面のハネや裏面のダレの傾きの大きさは特に限定されるものではなく、例えば、裏面のダレの傾きの大きさは、露光装置における真空吸着の強さやウエーハチャックの形状等により適宜決定することができる。また、表面のハネの傾きの大きさについても、ＣＭＰのリテーナリングの設定条件や研磨条件により適宜決定すれば良い。このように、ウエーハ外周部での表面のハネや裏面のダレの傾きの大きさをデバイス製造条件に合わせて適宜決定することによって、デバイス製造工程における歩留りを更に向上させることができる。
【００５５】
さらに、本発明の半導体ウエーハを製造する方法は、特に限定されるものではない。すなわち、半導体ウエーハの外周部が、ウエーハ表面でハネておりかつウエーハ裏面ではダレている形状を有するように半導体ウエーハを製造することができれば、いずれの方法を用いることもできる。例えば、本発明の半導体ウエーハを製造する方法の一例として、プラズマエッチングを施すことにより半導体ウエーハを加工する方法がある。
【００５６】
具体的に説明すると、先ず、ＣＺ法によりシリコン単結晶を引き上げ、得られた単結晶をスライスし、面取り、ラッピング、エッチング、鏡面研磨の各工程を順次施して半導体ウエーハを作製する。その後、得られた半導体ウエーハを上記の微分型形状評価方式によって半導体ウエーハの表面及び裏面の形状をそれぞれ評価し、その評価結果からウエーハ表面及び裏面のプラズマエッチングのエッチングエリア及びエッチング量をそれぞれ算出する。その後、この算出したウエーハのエッチングエリア及びエッチング量に基づいて、半導体ウエーハにプラズマ化した原料ガスを照射して表裏面を別々にプラズマエッチングを行う。このような方法を用いることによって、ウエーハ表面がハネており、裏面がダレている形状を有する本発明の半導体ウエーハを正確に製造することができる。
【００５７】
またその他の方法として、例えば、半導体ウエーハを製造する際に、エッチング工程やラッピング工程、更には平面研削工程等の新しい工程を加えることによって、本発明のウエーハ形状になるようにウエーハ加工を行なうこともできる。
【００５８】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
ＣＺ法により直径３００ｍｍのシリコン単結晶を引き上げ、得られた単結晶をスライスし、面取り、ラッピング、エッチング、鏡面研磨の各工程を順次施してシリコンウエーハを作製した。この時、鏡面研磨工程でリテーナリングを用いたＣＭＰによってウエーハの表裏両面を研磨した。鏡面研磨工程後のシリコンウエーハは、ウエーハ表面及び裏面ともに外周部がハネた状態となっており、ほぼ同じような形状であった。
【００５９】
次に、得られたシリコンウエーハの表面及び裏面の形状をそれぞれ微分型形状評価方式によって評価した。続いて、その評価結果から、シリコンウエーハがウエーハ外周部においてウエーハ表面でハネて、かつウエーハ裏面でダレるような形状を有するように、ウエーハ表面及び裏面にプラズマエッチングを行う際のエッチングエリア及びエッチング量をそれぞれ算出した（ウエーハ表面側は、上記のように周辺がすでにハネているので、プラズマエッチングを施さなくても良いが、表裏面形状を高精度に制御するため、両面ともプラズマエッチングを行う）。
【００６０】
その後、この算出したウエーハ表裏面のそれぞれのエッチングエリア及びエッチング量に基づいて、半導体ウエーハにプラズマ化した原料ガスを照射してプラズマエッチングを行い、シリコンウエーハを作製した。
【００６１】
こうしてシリコンウエーハを作製した後、得られたシリコンウエーハの表面及び裏面の形状データを非接触レーザー変位計（２ヘッド方式）の測定器ナノメトロ（登録商標）３００ＴＴ（黒田精工社製）を用い測定した。次に、これらの測定したウエーハ表面及び裏面の形状データから半径方向に沿ってウエーハ中心から１２０〜１４８ｍｍの形状プロファイルをそれぞれ作成した。図２に、作成したウエーハ表面及び裏面の形状プロファイルを示す。
【００６２】
続いて、この図２のウエーハ表面及び裏面の形状プロファイルに２ｍｍの移動平均を施して測定ノイズを除去した後、１ｍｍ間隔で微分処理を行って微分プロファイルを算出し、最小自乗法近似により長波長成分を除去することによって、図３に示すようなウエーハ表面及び裏面の微分プロファイルを算出した。
【００６３】
この図３のウエーハ表面及び裏面の微分プロファイルより、ウエーハ中心から１４０ｍｍより外側の領域（ウエーハ最外周から１０ｍｍの領域）において、ウエーハ表面の微分プロファイルはプラス側（ハネ方向）に存在し、またウエーハ裏面の微分プロファイルもプラス側（ダレ方向：裏面の形状データの符号が逆であるため、実際にはマイナス側の領域に存在する）に存在している。このことから、プラズマエッチングを行って作製したシリコンウエーハが、ウエーハ外周部においてウエーハ表面でハネており、かつウエーハ裏面でダレている形状を有していることがわかる。
【００６４】
また算出した微分プロファイル（図３）からシリコンウエーハのハネ及びダレの開始位置（表面と裏面の変極点）及び傾きの大きさを求めた。その結果、ウエーハ表面のハネ開始位置（表面の変極点）はウエーハ中心から１４１．１ｍｍの位置にあり、また裏面のダレ開始位置（裏面の変極点）はウエーハ中心から１４０．８ｍｍの位置にあり、ウエーハ表面及び裏面の変極点がウエーハ中心からほぼ同じ距離に位置していた。また、シリコンウエーハの表面側におけるハネの傾きの大きさは、ウエーハ中心から１４７ｍｍの位置で０．０１μｍ／ｍｍであり、またウエーハの裏面側におけるダレの傾きの大きさは、ウエーハ中心から１４７ｍｍの位置で０．０３μｍ／ｍｍであった。
【００６５】
その後、上記のような形状を有するシリコンウエーハを５０枚作製した。
続いて、作製した全てのシリコンウエーハにフォトリソグラフィー工程、ＣＭＰによる研磨工程を順次繰り返し施すことによって、シリコンウエーハ表面に０．１５μｍのデザインルールでデバイスを形成した。その結果、フォトリソグラフィー工程ではデフォーカスによる歩留まりの低下は著しく少なくなった。またＣＭＰによる研磨工程においても、膜厚が不均一になり生じる変色の不良が少なくなった。また複数の露光装置やＣＭＰを用いても歩留まりの低下は少なく、ある程度の装置のばらつきがあっても歩留まりに影響しない形状のウエーハであり、高い歩留まりで高集積デバイスを製造することができた。
【００６６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フォトリソグラフィー工程において一般的に用いられている露光装置に好適であり、かつ均一な研磨代でＣＭＰを行うことができる形状を有する半導体ウエーハを提供することができる。このような本発明の半導体ウエーハであれば、デバイス製造工程においてウエーハ表面上にデバイスパターンを正確に形成でき、またＣＭＰを行っても膜厚の不均一化や変色を引き起こすこともないため、半導体デバイスの製造における歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体ウエーハの形状を模式的に示した概略説明図である。
【図２】半導体ウエーハの半径方向に沿ってウエーハ中心から１２０〜１４８ｍｍの範囲の形状プロファイルを示したグラフである。
【図３】図２の形状プロファイルを微分処理して算出した微分プロファイルを示したグラフである。
【図４】本発明の半導体ウエーハを露光装置のウエーハチャックにセットしたときの状態を模式的に示した説明図である。
【図５】本発明の半導体ウエーハにＣＭＰを行う際のウエーハの状態を模式的に示した説明図である。
【図６】半導体ウエーハの形状データを測定する形状測定手段の一例を示す概略説明図である。
【図７】図６の形状測定手段の変位計によるウエーハ表裏面の形状データの測定について説明した説明図である。
【符号の説明】
１…半導体ウエーハ、
２…吸着チャック、　３…貫通孔、
４…研磨ヘッド、　５…パッキングパッド、
６…リテーナリング、　７…研磨布、
８…形状測定手段、　９…ウエーハ支持具、
１０…変位計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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