(57)【要約】【課題】ウェーハ面内の平坦度を、露光装置が感じる平坦度により近い状態で評価することが可能なウェーハ平坦度評価方法を提供すること。【解決手段】ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し（工程３００）、ウェーハの表面をサイトに区切り（工程３０１）、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を選択し（工程３０２、３０３、３０４、３０５）、ウェーハ面内の平坦度を取得する（工程３０６）。【選択図】    図３
2004200600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得することを特徴とするウェーハ平坦度評価方法。
【請求項２】
前記平坦度の算出方法は、
前記評価するサイトがパーシャルサイトであるか、前記評価するサイトがフルサイトであるかに応じて選択されることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ平坦度評価方法。
【請求項３】
前記平坦度の算出方法は、
前記評価するサイトと前記ウェーハ中心との間の距離、もしくは前記評価するサイトと前記ウェーハのエッジ近傍に設定される平坦度評価の最外周ラインとの間の距離を算出し、算出された距離に応じて選択されることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ平坦度評価方法。
【請求項４】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得することを特徴とするウェーハ平坦度評価方法。
【請求項５】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得することを特徴とするウェーハ平坦度評価方法。
【請求項６】
前記平坦度の算出方法は、
前記ウェーハの表面形状の計測値と、その裏面形状の計測値とを用い、前記ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき、平坦度を算出する第１の算出方法、および
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハの表面形状分布に基づき、平坦度を算出する第２の算出方法、
のいずれかが選択されることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか一項に記載のウェーハ平坦度評価方法。
【請求項７】
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハ表面形状分布は、
前記ウェーハをウェーハホルダーへ実際に装着し、実際に装着された状態で計測して取得することを特徴とする請求項６に記載のウェーハ平坦度評価方法。
【請求項８】
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハ表面形状分布は、
前記ウェーハをウェーハホルダーへ仮想装着し、前記ウェーハホルダーの吸着特性を用いたチャッキングシミュレーションにより取得することを特徴とする請求項６に記載のウェーハ平坦度評価方法。
【請求項９】
フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測し、
前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求め、
前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさに対応したフラットネス伝達係数を求め、
前記フラットネス伝達係数の値と前記ウェーハ裏面基準のローカルフラットネスとから、ウェーハホルダー吸着時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算することを特徴とするウェーハ平坦度評価方法。
【請求項１０】
フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測し、
前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求め、
前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着するシミュレーションを実行し、
前記実行の結果を元にウェーハホルダーに吸着した時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算することを特徴とするウェーハ平坦度評価方法。
【請求項１１】
フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測し、
前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求め、
前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着し、
前記吸着状態のウェーハ表面形状からローカルフラットネスを計算することを特徴とするウェーハ平坦度評価方法。
【請求項１２】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測する手段と、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する手段と
を具備することを特徴とするウェーハ平坦度評価装置。
【請求項１３】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測する手段と、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する手段と
を具備することを特徴とするウェーハ平坦度評価装置。
【請求項１４】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測する手段と、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する手段と
を具備することを特徴とするウェーハ平坦度評価装置。
【請求項１５】
フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測する手段と、
前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求める手段と、
前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさに対応したフラットネス伝達係数を求める手段と、
前記フラットネス伝達係数の値と前記ウェーハ裏面基準のローカルフラットネスとから、ウェーハホルダー吸着時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算する手段と
を具備することを特徴とするウェーハ平坦度評価装置。
【請求項１６】
フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測する手段と、
前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求める手段と、
前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着するシミュレーションを実行する手段と、
前記実行の結果を元にウェーハホルダーに吸着した時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算する手段と、
を具備することを特徴とするウェーハ平坦度評価装置。
【請求項１７】
フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測する手段と、
前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求める手段と、
前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着する手段と、
前記吸着状態のウェーハ表面形状からローカルフラットネスを計算する手段と
を具備することを特徴とするウェーハ平坦度評価装置。
【請求項１８】
設定された加工プロセス条件に基づき、インゴットからウェーハを得る工程と、
前記得られたウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得し、
取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足するか否かを判断し、
前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足した時、前記設定された加工プロセス条件を固定し、
前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足しない時、前記設定された加工プロセス条件を変更することを特徴とするウェーハの製造方法。
【請求項１９】
設定された加工プロセス条件に基づき、インゴットからウェーハを得る工程と、
前記得られたウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得し、
取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足するか否かを判断し、
前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足した時、前記設定された加工プロセス条件を固定し、
前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足しない時、前記設定された加工プロセス条件を変更することを特徴とするウェーハの製造方法。
【請求項２０】
設定された加工プロセス条件に基づき、インゴットからウェーハを得る工程と、
前記得られたウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価する前記サイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得し、
取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足するか否かを判断し、
前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足した時、前記設定された加工プロセス条件を固定し、
前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足しない時、前記設定された加工プロセス条件を変更することを特徴とするウェーハの製造方法。
【請求項２１】
設定された加工プロセス条件に基づき、インゴットからウェーハを得る工程が、
少なくともウェーハの一主面を鏡面研磨し鏡面ウェーハを得る工程
鏡面ウェーハの主面にエピタキシャル層を形成しエピタキシャルウェーハを得る工程、
鏡面ウェーハを熱処理しアニールウェーハを得る工程、
ＳＯＩ層、絶縁層、支持基板が順次形成された構造をもつＳＯＩウェーハを得る工程
のいずれかであることを特徴とする請求項１８乃至請求項２０いずれか一項に記載のウェーハの製造方法。
【請求項２２】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を、
前記ウェーハの表面形状の計測値と、その裏面形状の計測値とを用い、前記ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき、平坦度を算出する第１の算出方法、および
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハの表面形状分布に基づき、平坦度を算出する第２の算出方法のいずれかから選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を、複数機種のウェーハホルダーそれぞれから取得し、
前記ウェーハ面内の平坦度を、前記ウェーハホルダーの機種毎に保証することを特徴とするウェーハ品質保証方法。
【請求項２３】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を
前記ウェーハの表面形状の計測値と、その裏面形状の計測値とを用い、前記ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき、平坦度を算出する第１の算出方法、および
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハの表面形状分布に基づき、平坦度を算出する第２の算出方法のいずれかから選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を、複数機種のウェーハホルダーそれぞれから取得し、
前記ウェーハ面内の平坦度を、前記ウェーハホルダーの機種毎に保証することを特徴とするウェーハ品質保証方法。
【請求項２４】
ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を、
前記ウェーハの表面形状の計測値と、その裏面形状の計測値とを用い、前記ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき、平坦度を算出する第１の算出方法、および
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハの表面形状分布に基づき、平坦度を算出する第２の算出方法のいずれかから選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を、複数機種のウェーハホルダーそれぞれから取得し、
前記ウェーハ面内の平坦度を、前記ウェーハホルダーの機種毎に保証することを特徴とするウェーハ品質保証方法。
【請求項２５】
半導体デバイスの加工工程の後、かつリソグラフィ工程の前に、加工中のウェーハを抜き取り、前記抜き取ったウェーハに対し、
前ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得し、
取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足する値を維持しているか、あるいは問題がない値を維持しているか否かを判断し、
前記値を維持している時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の加工プロセス条件を固定し、
前記値を維持していない時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の少なくともいずれか１つの加工プロセス条件を変更することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２６】
半導体デバイスの加工工程の後、かつリソグラフィ工程の前に、加工中のウェーハを抜き取り、前記抜き取ったウェーハに対し、
前記ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得し、
取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足する値を維持しているか、あるいは問題がない値を維持しているか否かを判断し、
前記値を維持している時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の加工プロセス条件を固定し、
前記値を維持していない時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の少なくともいずれか１つの加工プロセス条件を変更することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２７】
半導体デバイスの加工工程の後、かつリソグラフィ工程の前に、加工中のウェーハを抜き取り、前記抜き取ったウェーハに対し、
前記ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、
前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得し、
取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足する値を維持しているか、あるいは問題がない値を維持しているか否かを判断し、
前記値を維持している時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の加工プロセス条件を固定し、
前記値を維持していない時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の少なくともいずれか１つの加工プロセス条件を変更することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２８】
請求項１乃至請求項１１いずれか一項に記載の評価方法によって合格となったウェーハを用いることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウェーハ平坦度評価方法、その評価方法を実行するウェーハ平坦度評価装置、その評価方法を用いたウェーハの製造方法、その評価方法を用いたウェーハ品質保証方法、およびその評価方法を用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスのパターン寸法の微細化により、光リソグラフィにおける焦点深度が限界に近づきつつある。
【０００３】
１００ｎｍ世代では、ＣＤ（Critical Dimension:レジストに転写されたパターンの寸法）変動要因であるフォーカスばらつきを極力抑え、フォーカス変動要因を一つ一つ見なおすことが重要である。フォーカス変動要因として、ウェーハ平坦度の影響は顕著であり、更なる高平坦度ウェーハが求められている。
【０００４】
従来のシリコン等に代表されるウェーハの製造は、単結晶インゴットをスライスして薄円板を切り出した後、この薄円板に対して面取り（べべリング）、ラッピング、エッチング等の各工程を順次実施し、次いで少なくともウェーハの一主面（片面又は両面）を鏡面化する研磨が施され、鏡面ウェーハ（ＰＷともいう）が製造されている。この鏡面ウェーハを用い露光装置等により素子を形成しデバイスが製造されている。
【０００５】
また、デバイス工程で用いられるウェーハは、鏡面ウェーハに限らず、鏡面ウェーハ上にエピタキシャル層を形成したエピタキシャルウェーハや熱処理を施したアニールウェーハ、更には２枚の鏡面ウェーハを、酸化膜を介して貼りあわせるなどして製造したＳＯＩウェーハなど鏡面ウェーハに更に付加価値を付けたウェーハが用いられることもある（これら種々の形態のウェーハを総称して単にウェーハと記載する）。
【０００６】
これらのウェーハはデバイス工程で設定された平坦度等の仕様に基づき、その仕様にあったウェーハ品質になるように各加工工程（加工プロセス条件）を設定し製造されている。
【０００７】
従来のウェーハ平坦度の定義は、図３２に示すように、ウェーハの厚さ分布からみたウェーハ平坦度、つまり、ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき算出される、ＳＦＱＲ（Site flatness quality requirements=total range of wafer topography relative to focal plane）が広く用いられている。図３２において、参照符号３２０１はフリースタンディング（free standing）状態におけるサイト（site）の断面形状、参照符号３２０２は上記サイト３２０１を理想平面上へ完全吸着した際の断面形状を示している。
【０００８】
しかし、光リソグラフィにおいて求められている平坦度は、フォーカスバジェット（focus budget）の観点から捉えれば、図３３Ｃや図３４Ｃに示すように、実際の露光時と同様にウェーハをウェーハホルダー上にチャックした状態で、露光装置、例えば、スキャナーが感じる平坦度（本明細書では“ＳＦＱＲＳＲ”と称す）である。
【０００９】
図３３Ａ〜図３３Ｃは、ウェーハの中心付近に位置するサイト（本明細書では“フルサイト（full site）”と称す）の断面形状を示す断面図である。
【００１０】
図３３Ａにはフリースタンディング状態におけるフルサイトの断面形状が示され、図３３Ｂには上記フルサイトを理想平面上に完全吸着した際の断面形状及びその平坦度ＳＦＱＲが示され、図３３Ｃには上記フルサイトをピンチャックタイプのウェーハホルダー上にチャックした場合の断面形状及びスキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲが示されている。
【００１１】
ピンチャックタイプのウェーハホルダーを用いた場合、フルサイトの平坦度ＳＦＱＲは、スキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲとはほほ同じ結果が得られることが、非特許文献１に報告されている。
【００１２】
図３４Ａ〜図３４Ｃは、ウェーハのエッジ周辺付近に位置するサイト（本明細書では“パーシャルサイト（partial site）”と称す）の断面形状を示す断面図である。
【００１３】
図３４Ａにはフリースタンディング状態におけるパーシャルサイトの断面形状が示され、図３４Ｂには上記パーシャルサイトを理想平面上へ完全吸着した際の断面形状とその平坦度ＳＦＱＲが示され、図３４Ｃには上記パーシャルサイトをピンチャックタイプのウェーハホルダー上にチャックした場合の断面形状及びスキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲが示されている。
【００１４】
図３４Ｂと図３４Ｃとを比較すれば分かるように、パーシャルサイトの平坦度には、ウェーハのエッジ形状、ウェーハホルダーのステージ形状や吸着部分の構造との相互作用による影響が大きく現れる。このため、スキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲは、ウェーハエッジ部の形状を求めて、理想平面上へ完全吸着させた際の平坦度ＳＦＱＲの結果とは大きく異なってしまう。例えば、非特許文献２には、ウェーハホルダーのステージの最外周部にあるホールド溝が、ウェーハのどの場所にくるかによっても、パーシャルサイトの平坦度が上記平坦度ＳＦＱＲと異なることが報告されている。
【００１５】
また、非特許文献３には、チャック後のウェーハの平坦度、エッジロールオフ（edge roll-off）、及びウェーハ中心からの距離とＣＭＰ時における研磨圧力との関係等が示されている。
【００１６】
【非特許文献１】
T. Fujisawa et al, “Analysis of Wafer Flatness for CD Control in Photolithography”, Proc. SPIE 4691, pp. 802-809, 2002
【００１７】
【非特許文献２】
N. Poduje, “Edge Effect on Flatness for 130nm Technology and beyond”, Proc. SEMI Japan Silicon Wafer Workshop, pp.101-106, 2001
【００１８】
【非特許文献３】
Tetsuo Fukuda, “JEITA Flatness Study IV and The Impact of Edge Roll-off on CMP”, [ONLINE] 2002.04.17<, Advanced Wafer Geometry Task Force 2002 SEMICON/Europe (Munich), [２００２年９月３日検索]、インターネット<http://www.semi.org/web/japan/wstandards.nsf/ad8d609e1779140a882567fa0057749a/640JEITA%20Fltns%20IV.ppt>
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、ウェーハを購入した際に提示される、従来のウェーハ平坦度では、露光時に使用するホルダーの平坦度や、ウェーハとホルダーとの相互作用が考慮されていない。このため、特にパーシャルサイトの平坦度が、スキャナー、即ち露光装置が感じる平坦度と異なってしまう、という事情がある。その結果、従来の評価規格、例えば、ＳＦＱＲによる評価規格では高平坦度と評価されたウェーハであっても、実際に露光装置のホルダーにチャックした際、予期した性能を発揮することができず、フォーカス変動量がバジェットを超えてしまい、ＣＤ変動を十分に許容範囲内に抑えることが困難になっている。
【００２０】
この発明は、上記の事情に鑑み為されたもので、その目的は、ウェーハ面内の平坦度を、露光装置が感じる平坦度により近い状態で評価することが可能なウェーハ平坦度評価方法、その評価方法を実行するウェーハ平坦度評価装置、その評価方法を用いたウェーハの製造方法、その評価方法を用いたウェーハ品質保証方法、その評価方法を用いた半導体デバイスの製造方法、およびその評価方法によって評価されたウェーハを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１態様に係るウェーハ平坦度評価方法は、下記いずれかの要件を具備する。
【００２２】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する。
【００２３】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する。
【００２４】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する。
【００２５】
・  フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測し、前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求め、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさに対応したフラットネス伝達係数を求め、前記フラットネス伝達係数の値と前記ウェーハ裏面基準のローカルフラットネスとから、ウェーハホルダー吸着時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算する。
【００２６】
・  フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測し、前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求め、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着するシミュレーションを実行し、前記実行の結果を元にウェーハホルダーに吸着した時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算する。
【００２７】
・  フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測し、前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求め、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着し、前記吸着状態のウェーハ表面形状からローカルフラットネスを計算する。
【００２８】
上記目的を達成するために、この発明の第２態様に係るウェーハ平坦度評価装置は、下記いずれかの要件を具備する。
【００２９】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測する手段、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する手段。
【００３０】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測する手段、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する手段。
【００３１】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測する手段、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を取得する手段。
【００３２】
・  フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測する手段、前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求める手段、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさに対応したフラットネス伝達係数を求める手段、前記フラットネス伝達係数の値と前記ウェーハ裏面基準のローカルフラットネスとから、ウェーハホルダー吸着時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算する手段。
【００３３】
・  フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測する手段、前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求める手段、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着するシミュレーションを実行する手段、前記実行の結果を元にウェーハホルダーに吸着した時のウェーハ表面のローカルフラットネスを計算する手段。
【００３４】
・  フリースタンディング姿勢でのウェーハの厚みばらつきを計測する手段、前記計測の結果を元にウェーハ裏面が平面に矯正される前提でウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを求める手段、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えない場合は前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスを最終結果とし、前記ウェーハ裏面基準ローカルフラットネスの大きさが所定の値を越えた場合はウェーハホルダーにウェーハを吸着する手段、前記吸着状態のウェーハ表面形状からローカルフラットネスを計算する手段。
【００３５】
上記目的を達成するために、この発明の第３態様に係るウェーハの製造方法は、設定された加工プロセス条件に基づき、インゴットからウェーハを得る。この後、この発明の第１態様に係るウェーハ平坦度評価方法に従って平坦度を取得し、取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足するか否かを判断し、前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足した時、前記設定された加工プロセス条件を固定し、前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足しない時、前記設定された加工プロセス条件を変更する。
【００３６】
上記目的を達成するために、この発明の第４態様に係るウェーハ品質保証方法は、下記いずれかの要件を具備する。
【００３７】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトの位置に応じて平坦度の算出方法を、
前記ウェーハの表面形状の計測値と、その裏面形状の計測値とを用い、前記ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき、平坦度を算出する第１の算出方法、および
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハの表面形状分布に基づき、平坦度を算出する第２の算出方法のいずれかから選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を、複数機種のウェーハホルダーそれぞれから取得し、前記ウェーハ面内の平坦度を、前記ウェーハホルダーの機種毎に保証する。
【００３８】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイトにおける前記ウェーハ裏面の形状に応じて平坦度の算出方法を
前記ウェーハの表面形状の計測値と、その裏面形状の計測値とを用い、前記ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき、平坦度を算出する第１の算出方法、および
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハの表面形状分布に基づき、平坦度を算出する第２の算出方法のいずれかから選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を、複数機種のウェーハホルダーそれぞれから取得し、前記ウェーハ面内の平坦度を、前記ウェーハホルダーの機種毎に保証する。
【００３９】
・  ウェーハの表面形状、及びその裏面形状を計測し、前記ウェーハの表面をサイトに区切り、評価するサイト下におけるウェーハホルダーのステージ形状に応じて平坦度の算出方法を、
前記ウェーハの表面形状の計測値と、その裏面形状の計測値とを用い、前記ウェーハを理想平面上へ完全吸着したことを想定した際に得られる厚さ分布に基づき、平坦度を算出する第１の算出方法、および
前記ウェーハをウェーハホルダーへ装着した際に得られるウェーハの表面形状分布に基づき、平坦度を算出する第２の算出方法のいずれかから選択し、前記ウェーハ面内の平坦度を、複数機種のウェーハホルダーそれぞれから取得し、前記ウェーハ面内の平坦度を、前記ウェーハホルダーの機種毎に保証する。
【００４０】
上記目的を達成するために、この発明の第５態様に係る半導体デバイスの製造方法は、半導体デバイスの加工工程の後、かつリソグラフィ工程の前に、加工中のウェーハを抜き取り、前記抜き取ったウェーハに対し、この発明の第１態様に係るウェーハ平坦度評価方法に従って平坦度を取得し、取得した前記ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足する値を維持しているか、あるいは問題がない値を維持しているか否かを判断し、前記値を維持している時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の加工プロセス条件を固定し、前記値を維持していない時、前記加工工程の加工プロセス条件、及び前記リソグラフィ工程の少なくともいずれか１つの加工プロセス条件を変更する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００４２】
（第１実施形態）
第１実施形態の説明に先立ち、この実施形態にて用いる代表的な用語の定義、並びに参考例について、図１Ａ〜図１Ｄ、図２を参照して説明する。
【００４３】
図１Ａ〜図１Ｄはそれぞれウェーハの平面図である。
【００４４】
集積回路は、ウェーハ１００の表面全体に形成されることが望まれる。しかし、実際には、有効な集積回路はウェーハ１００の表面全体に形成される訳ではなく、図１Ａに示すように、ウェーハ１００のエッジ（Edge）から数ｍｍ程度の幅でエッジ除外領域（Edge exclusion）が設定される。エッジ除外領域の内側が有効露光領域となり、有効な集積回路は、例えば、有効露光領域内に形成される。ウェーハ１００のエッジ近傍に設定される平坦度評価の最外周ラインは、例えば、エッジ除外領域と有効露光領域との境界線１０１に設定される。
【００４５】
図１Ｂに、ウェーハ１００の表面上に区切られたサイト（Site）を示す。図１Ｂには、合計５６のサイトが示されている。ウェーハ１００の平坦度は、例えば、サイト毎に求められる。サイトのうち、図１Ｃに示すように、ウェーハ１００の中心付近に位置し、例えば、境界線１０１にかからず、欠けのないサイトを、フルサイト（full site）という。また、図１Ｄに示すように、ウェーハ１００のエッジ周辺付近に位置し、例えば、境界線１０１にかかり、欠けのあるサイトをパーシャルサイト（partial site）という。
【００４６】
図２は、参考例に係るウェーハ平坦度評価方法を示す流れ図である。
【００４７】
まず、図２に示すように、フリースタンディング（Free standing）状態におけるウェーハ形状を、ウェーハ表面及びその裏面それぞれに実計測する（工程２０１）。
【００４８】
次に、実計測したウェーハを理想平面上へ完全吸着した際の表面形状を算出する（工程２０２）。
【００４９】
次に、あらかじめ決められたサイトサイズに対して、理想的なレベリング処理を行い、レベリング残差の最大値（Max）−最小値（Min）としてＳＦＱＲを算出する（工程２０３）。ここで、ＳＦＱＲの算出は、パーシャルサイトの場合、エッジ除外領域（Edge exclusion）より外側のデータが削除されること以外は、欠けがないフルサイトと同様な処理がなされる。
【００５０】
このように、参考例ではパーシャルサイトにおいて、平坦度に大きな影響を及ぼすウェーハのエッジ形状、ウェーハホルダーのステージ形状や吸着部分の構造との相互作用について、何等考慮されていない。
【００５１】
そこで、本件発明者らは、ウェーハの平坦度評価を、光リソグラフィにとって好適とするためには、使用する露光装置と同一種類、又は同一規格のウェーハホルダーにウェーハを吸着した際の表面形状を考慮した評価基準が必要であると考えた。以下、この発明の第１実施形態に係る評価手順を詳細に説明する。
【００５２】
図３はこの発明の第１実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法を示す流れ図である。
【００５３】
図３に示すように、第１実施形態が、参考例と特に異なる点は、工程３０１、つまり、評価するサイトの位置に応じて、ウェーハ面内の平坦度を算出する算出方法を選択することである。評価するサイトの位置の分類例は、評価するサイトがパーシャルサイトであるか、評価するサイトがフルサイトであるかである。
【００５４】
パーシャルサイトとして分類されたサイトでは、ウェーハエッジ部分の裏面形状、ウェーハホルダーのステージ形状に関する情報、及び吸着部分の構造に関する情報等が取りこまれ、チャック後のウェーハエッジ部の表面形状が計算される（工程３０２)。
【００５５】
次に、計算されたウェーハエッジ部の表面形状を用いて、露光装置、例えば、スキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲを求める（工程３０３）。このとき、ウェーハホルダーの機種は１種類である必要はなく、複数種類ある場合には、ホルダー毎にＳＦＱＲＳＲを計算し、それぞれ計算されたＳＦＱＲＳＲのうち、例えば、最悪値を平坦度ＳＦＱＲＳＲとすれば良い。またはホルダー毎に、一つ一つ平坦度ＳＦＱＲＳＲを出しても良い。
【００５６】
また、平坦度ＳＦＱＲＳＲは計算ではなく、実際に使用されるウェーハホルダー、もしくは、同一機種のウェーハホルダー上に実際に吸着させて実計測して得られたウェーハ表面形状を用いて求めることも当然可能である。
【００５７】
また、フルサイトとして分類されたサイトでは、ウェーハが理想平面上へ完全吸着した際の表面形状計算が選択される（工程３０４）。
【００５８】
次に、あらかじめ決められたサイトサイズに対して、理想的なレベリング処理を行い、レベリング残差の最大値（Max）−最小値（Min）としてＳＦＱＲを算出する（工程３０５）。
【００５９】
次に、上記２つのウェーハ平坦度評価結果より得られたフルサイトのＳＦＱＲ、及びパーシャルサイトのＳＦＱＲＳＲの双方について、光リソグラフィからのフォーカス変動に関するバジェットの要求を満足しているかどうかを判断する（工程３０６）。
【００６０】
満足している場合（ＯＫ）は、そのウェーハを出荷、あるいはそのウェーハを用いて半導体デバイスを製造する。
【００６１】
満足していない場合（ＮＧ）は、そのウェーハを破棄（Reject）するか、あるいはそのウェーハを再加工（Rework）する。
【００６２】
上記第１実施形態によれば、パーシャルサイトに対して、ウェーハのエッジ形状と、露光時に使用するホルダーとの相互作用を考慮することができる。このため、ＳＦＱＲによる評価規格のみでは、実際に使用する露光装置のホルダーにチャックした際、予期した性能を発揮することができない、という事情を解決できる。
【００６３】
また、フォーカス変動量がバジェットを超えることが少なくなり、ＣＤ変動を十分に許容範囲内に抑えることが可能となる。この結果、パーシャルサイトにおけるフォーカスエラーを減らすことができ、半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。
【００６４】
上記第１実施形態では、評価するサイトの位置の分類例として、評価するサイトがパーシャルサイトであるか、評価するサイトがフルサイトであるかを、採用した。しかし、分類例は、これに限られるものでは無い。
【００６５】
例えば、図４Ａに示すように、評価するサイト４０７（４０７ａ、４０７ｂ）とウェーハ中心４０８との間の距離Ｄ１（Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ）、もしくは評価するサイト４０７と境界線１０１との間の距離Ｄ２（Ｄ２ａ、Ｄ２ｂ）を算出し、この距離に応じて分類しても良い。
【００６６】
このような分類例によれば、例えば、図４Ｂに示すサイト４０７ｃのように、フルサイトであっても、上記パーシャルサイトと同様の平坦度評価が可能になる。この分類例による利点の一つを以下に説明する。
【００６７】
例えば、使用するウェーハホルダーの種類によっては、図４Ｃに示すように、評価するサイトとウェーハ中心４０８との距離、つまり、ウェーハのエッジに近づくにつれて、ホルダー４０９と評価サイトとの関係がオーバーハング状態での吸着になることがある。オーバーハング状態となる部分を参照符号４１０に示す。オーバーハング状態での吸着になると、平坦度が、理想平面上へ完全吸着した場合からかけ離れた状態になる。このため、たとえフルサイトであったとしても、その平坦度ＳＦＱＲは、チャック後の露光装置が感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲと食い違いが生じる。このような場合には、たとえフルサイトであったとしても、ウェーハの裏面、及び表面形状と、ホルダーのステージ形状を取り込み、チャック後の表面形状から求められた平坦度ＳＦＱＲＳＲを用いて評価した方が良い。
【００６８】
例えば、このような評価を実現するためには、評価するサイトとウェーハ中心４０８との間の距離、もしくは評価するサイトと境界線１０１との間の距離を算出し、この距離に応じて分類することが有効である。
【００６９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、図３に示した工程３０２、３０３、及び３０６について、計測されたウェーハ形状とホルダーの構造とから、一つ一つのサイトに対して平坦度ＳＦＱＲＳＲをそれぞれ計算し、平坦度を判断する手法が取られていた。
【００７０】
これに対して、第２実施形態では、ウェーハの製造工程で最終的に得られる形状、例えば、ウェーハ面内のフリースタンディングなエッジ形状が動径方向（ウェーハの円周に沿った方向）に対して比較的一様であることを考慮して、計測されたフリースタンディング状態のウェーハ形状（裏面、表面）から、チャック後に必要とされる平坦度ＳＦＱＲＳＲの要求スペックを満足するための条件を判定する基準を求めておき、比較する。
【００７１】
図５はこの発明の第２実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法を示す流れ図である。
【００７２】
図５に示すように、光リソグラフィにおいて最終的に重要となるウェーハエッジ部分の吸着時の表面形状をモデル化する（工程５０１）。モデル化した形状の一例を図６に示す。
【００７３】
次に、モデル化した形状に対して、パラメータＺ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２が変動した際の、パーシャルサイトの平坦度ＳＦＱＲを計算する（工程５０２）。
【００７４】
次に、バジェットの要求(工程５０３)から、チャック後のウェーハエッジ形状の許容値を算出する（工程５０４）。ここでは、一具体例として、バジェットからの要求を、平坦度ＳＦＱＲＳＲ＝０．１μｍとした。計算の結果、図６に示されたパラメータＺ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２の許容範囲は、
（１）    ０  ≦  Ｚ１  ≦  ０．１２μｍ
（２）    ０  ≦  Ｚ２  ≦  ０．１２μｍ
（３）            Ｘ１  ≧  ３０ｍｍ
（４）            Ｘ２  ≦  ２ｍｍ
の条件を満たせば、バジェットからの要求を満足できることがわかった。
【００７５】
一方、それとは別に、フリースタンディング状態のエッジ部分の裏面形状をモデル化する（工程５０５）。
【００７６】
次に、上記裏面形状のウェーハを、使用するウェーハホルダーＡに対して吸着した際の吸着後の表面形状に与える影響をシミュレーションにより求める（工程５０６）。なお、フリースタンディング状態の裏面形状のモデルは、ウェーハ製造プロセスやウェーハエッジ形状の計測データ等を参考に作成するのがよい。
【００７７】
図７Ａ、図７Ｂは、図５の工程５０５、及び５０６の処理を行うために用いる、モデル化した裏面形状とウェーハホルダーの断面を示している。
【００７８】
ウェーハの製造工程、及び、表面形状データからウェーハの裏面はテーパー形状になることがあらかじめわかっていたので、裏面形状のモデルはテーパー形状になることを想定した。
【００７９】
図８は、あるウェーハホルダーを用いた場合の、裏面のテーパー形状が、吸着後に表面形状に与える影響の計算結果を示す図（グラフ）である。
【００８０】
図８に示すグラフは、テーパーが始まる位置とその時にウェーハホルダーに吸着可能なウェーハ最外周部の撓み量（テーパー量）との関係を示している。つまり、このグラフで示された撓み量以下であれば、ウェーハは完全吸着され、それ以上のテーパー量の場合、完全に吸着されずに浮いた状態になることがわかった。図９Ａ〜図９Ｅに、図８に示すＬ２ａ〜Ｌ２eそれぞれの状態を示しておく。
【００８１】
以上の手順により、工程５０４及び工程５０６から得られた結果を比較することにより（工程５０７）、平坦度ＳＦＱＲＳＲの許容スペックを満足するためのフリースタンディング形状と、チャック後のウェーハエッジ形状との関係を明確にすることができる（工程５０８）。
【００８２】
上記ウェーハホルダーＡを用いた例では、具体的には、図８に示す結果からエッジ部分の裏面形状によって、ケース１として、吸着可能な状態であれば、チャック後の表面形状データは、理想平面に完全吸着されたことを想定して得られる形状から図６に示すパラメータＺ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２を求め、上記（１）〜（４）の条件を満足すればよい。
【００８３】
一方、ケース２として、完全吸着ができないテーパー量の場合は、吸着による若干の歪みはあるが、大部分はフリースタンディング状態の表面形状が、チャック後の表面形状では支配的となるため、この表面形状データからパラメータＺ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２を求め、上記（１）〜（４）の条件を満足させれば良い、という基準ができる。両方のケースのテーパー形状が混在する場合にも同様に適用できる。
【００８４】
このように、ウェーハエッジ部のパーシャルサイトの裏面形状に応じて、上記基準を適用することで、バジェットからの要求を満たした平坦度評価ができる。
【００８５】
上記方法を用いることで、平坦度ＳＦＱＲＳＲの許容スペックを満足するためのフリースタンディング形状とチャック後のウェーハエッジ形状との関係が明確にできる。
【００８６】
次に、第２実施形態に係る平坦度評価方法を用いた光リソグラフィに対して好適となるようなウェーハ平坦度によるウェーハ選別方法を図１０に示す。
【００８７】
図１０に示す選別方法例では、図５に示した手順により求められた平坦度ＳＦＱＲＳＲの許容スペックを満足するためのフリースタンディング形状とチャック後のウェーハエッジ形状との関係（工程１００１）、及びフリースタンディング状態のウェーハエッジ形状が測定される（工程１００２）。計測装置は光学式や接触式段差計、静電容量計測タイプの計測機等、とくに限定するものではなく、ウェーハ形状を必要な分解能で計測できるものであればよい。
【００８８】
次に、工程１００３でエッジ除外領域と許容スペックを満足するサイト数が評価され、ウェーハのパーシャルサイトがどの程度、バジェットの要求を満足しているかが判断される。次に、評価されたウェーハの適用可能性と各エッジ除外領域値での性能が選別され（工程１００４）、出荷、もしくはリワーク等へとまわされる。
【００８９】
このような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
さらに、第２実施形態によれば、計測されたフリースタンディング状態のウェーハ形状（裏面、表面）から、チャック後に必要とされる平坦度ＳＦＱＲＳＲの要求スペックを満足するための条件を判定する基準を求めておき、比較する。このため、平坦度ＳＦＱＲＳＲを、例えば、パーシャルサイト毎に一つ一つ算出する必要がなくなり、第１実施形態に比較して評価時間を短縮できる、という利点を得ることができる。
【００９１】
（第３実施形態）
上記第１実施形態、及び第２実施形態では、評価するサイトの位置に応じてウェーハ平坦度評価方法を選択していた。本第３実施形態では、サイトの位置ではなく、ウェーハホルダーの設計上の制約から生じる特異箇所での平坦度劣化を正しく評価する。
【００９２】
図１１Ａはウェーハホルダーの平面図、図１１Ｂは図１１Ａ中の１１Ｂ−１１Ｂ線に沿う断面図である。
【００９３】
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、ホルダーは中央部分に３本のウェーハ搬送／交換用のリフトピン孔１１０１を有しており、このリフトピン孔１１０１の部分は吸着できない構造となっている。このリフトピン孔１１０１は、それ以外のまわりのピンチャック部分１１０２と異なり、ウェーハホルダーの設計上の制約から生じる特異箇所となっている。特異個所、例えば、リフトピン孔１１０１上に位置したサイトでは、均一な吸着ができない。
【００９４】
リフトピン孔１１０１上に位置したサイトについて、チャック後のウェーハ平坦度に与える影響を調べた。図１２は、リフトピン孔１１０１上に位置したサイトの、チャック後の平坦度劣化量と裏面の平坦度との関係を示す。
【００９５】
図１２に示す関係から、リフトピン孔１１０１による平坦度劣化が図中のｆ１以上、つまり、裏面の平坦度がｆ２以上に劣化しているサイトについては、平坦度の劣化が問題になる。このため、それを正しく評価する必要があるので、その場合は、ウェーハ形状でだけでなくウェーハホルダーの構造も考慮した平坦度評価を適用することとし、それ以外は、ウェーハの形状データだけを用いた完全吸着を想定した平坦度評価手法を適用する。
【００９６】
本第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
さらに、本第３実施形態によれば、例えば、パーシャルサイトだけではなく、ウェーハホルダーの特異個所上に位置したサイト、例えば、リフトピン孔上に位置したサイトにおいても、その平坦度を、露光装置が感じる平坦度により近い状態で評価することが可能となる。これにより、第１実施形態に比較して、さらに、露光装置が感じる平坦度により近い状態で、平坦度を評価することが可能となる。
【００９８】
（第４実施形態）
第１から第３の実施形態においては、ウェーハとウェーハホルダーとの位置関係から、チャックした状態におけるウェーハ平坦度を良く反映できるウェーハ平坦度評価方法について示した。
【００９９】
これに対して、本実施形態は、ウェーハとウェーハホルダーの位置関係ではなく、ウェーハの裏面形状の状態に着目し、評価手法を選択し、所望とするチャックした状態におけるウェーハ平坦度を正確に捉えようとする手法である。以下に詳細に説明する。
【０１００】
図１３Ａは、ウェーハの表面のローカルフラットネス（ＳＦＱＲ）を、ウェーハの裏面を吸着にて計測した結果である。同じく図１３Ｂは、ウェーハの表面を吸着し、同一ウェーハの裏面のローカルフラットネスを計測した結果である。いずれも、ローカルフラットネスの値はほとんど５０ｎｍ以下に分布しており、その分布状況も酷似している。この状況をさらに詳細に調査した結果が、図１４で、図１４Ａが裏面吸着、表面計測の結果、図１４Ｂが表面吸着、裏面計測の結果である。これらはウェーハ中央であって、平坦度の良い領域６４ｍｍ×６４ｍｍの領域であり、見易さを考慮して、図１４ＢではＸ座標を反転させて示している。図１４Ａ、図１４Ｂに示すように、両者は非常に良い一致を見せており、この程度の平坦度、つまり６４ｍｍ角内で１００ｎｍｐ−ｐ程度の平坦度であれば、裏面を吸着しても表面を吸着しても、ウェーハの厚さ分布が素直に表面に伝播される様子が理解できよう。尚、ここで言うｐ−ｐとは、ピーク  トゥ  ピーク（peak to peak）を表し、先に述べた“ＳＦＱＲ”（図３２）と同義である。この実験において、Ｘ座標を図１４Ａ、図１４Ｂで反転させているにも関わらず、ウェーハホルダーの影響は明確に見えておらず、ほぼウェーハのみの平坦度が計測されていることが分かる。
【０１０１】
図１５Ａはウェーハのフリースタンディングの様子を示しており、一般にウェーハ裏面は表面よりも平坦度が悪い。これは特にシングルポリッシュウェーハの際に顕著である。このようなウェーハをピンチャック上に裏面吸着すると図１５Ｂに示すように、ウェーハの剛性と大気圧のバランスしたところでウェーハの変形は終了し、完全にはピンチャックのピンの先端高さにならわない。一方、ウェーハの表面は非常に平坦度が高く、波長の長い反りやウェーハの厚さムラしか現れていないため、表面吸着すると図１５Ｃに示すように、その表面は完全にピンチャックにならう。この状況でウェーハ表面の平坦度を計測すると、ウェーハの厚さ分布を計測するのと等価である。
【０１０２】
このような平坦度の伝播はウェーハの裏面、表面の凹凸の振幅や、波長に依存する。ウェーハ表面側に現れる凹凸は長波長の反りや厚さムラで、ウェーハ裏面には波長の短いエッチピットなどの凹凸が観測される。ウェーハ表面に観測される凹凸は波長が長いため、ウェーハの裏面を吸着しても表面を吸着しても、ピンチャックへのバキューム吸着により非吸着側の面に完全に伝播される。しかし、ウェーハ裏面の短波長の凹凸に関しては、凹凸の振幅と波長、ピンチャックのピンピッチ，リングホルダーのリング形状などにより伝播の仕方が異なる。従って裏面の平坦度がウェーハ表面にいかなる様に伝播するかを把握するには、実際のウェーハホルダーに吸着するか、シミュレーションする必要がある。
【０１０３】
図１４Ｂはウェーハ表面を吸着した際の裏面計測の結果であるので、ほぼウェーハの厚さ分布を計測しているのに等しい。図１４Ｂの裏面厚さ分布のウェーハを吸着した際に、ウェーハ表面に図１４Ａの形状が再現するかどうかＦＥＭ（有限要素法）によりシミュレーションした結果が図１６、図１７である。
【０１０４】
図１６Ａは、図１４Ｂの実測値の一部を８ｍｍ×２５ｍｍで切り出し（この場合３３．３ｎｍｐ−ｐ）、１ｍｍピッチのピン上に載せ、これをウェーハ裏面平坦度分布とした結果である（図１６Ａ）。このウェーハを大気圧によって変形させた時のウェーハ表面の形状を算出した（図１６Ｂ：この場合２９ｎｍｐ−ｐが表面に伝播）。同様に、ピン上の応力分布を計算し、ウェーハに接触しているピンを白抜きで表示した（図１６Ｃ）。
【０１０５】
図１７Ａは同様の手法によって、ウェーハ裏面平坦度分布として図１６Ａの平坦度の振幅のみを４倍の値とした場合の結果である。８×２５ｍｍの平坦度は１３３．２ｎｍｐ−ｐ、これをウェーハ裏面の平坦度としてピンチャックの１ｍｍピッチのピン上に設定し、この際に大気圧によって変形させた時のウェーハ表面の形状を算出した（図１７Ｂ：この場合１０９．８ｎｍｐ−ｐが表面に伝播）。同様に、ピン上の応力分布を計算し、ウェーハに接触しているピンを白抜きで表示した（図１７Ｃ）。
【０１０６】
図１８は、本手法により計算したウェーハ平坦度に対するピンの接触率を示す。８×２５ｍｍ２内のローカルフラットネスが３０ｎｍｐ−ｐ程度では、図１４Ａ、図１４Ｂの実験結果を裏づけるように、ほぼ１００％が伝播するが平坦度の悪化に伴いともに接触率が悪化する。
【０１０７】
図１９は裏面平坦度の表面への伝播率を裏面と表面の平坦度ｎｍｐ−ｐの値で見積もったものである。
【０１０８】
ウェーハ裏面の吸着時に、ウェーハ裏面の平坦度がどの程度ウェーハ表面に伝播するかを見積もる上では、長い波長の凹凸はウェーハの裏面と表面の両方に存在するが、これらは１００％表面に現れると考えてよい。一方、短波長の凹凸は１００％ウェーハ表面には伝播せず伝播率が問題となる。しかしながら、短波長の凹凸は幸いウェーハ裏面にしか存在しないので、ウェーハのフリースタンディングでウェーハ厚み分布を測定した結果を、ウェーハ表面を吸着してウェーハ裏面を計測した時の裏面の平坦度分布（図１３Ｂ）と見なしても問題は無い。つまり図１９の横軸の裏面平坦度は、図２０に示すように、ウェーハの厚さに基づく平坦度と読み換えても問題ない。このように読み換えると、横軸は一般のウェーハ厚さ測定器の結果とし、これを元に実際のウェーハホルダー上への吸着時の、ウェーハ表面のフラットネスの測定結果を予測することも可能である。
【０１０９】
以上のことから、ユーザーは、本来必要となるチャックした状態のウェーハ平坦度結果を反映した評価方法選択して用いることができる。
【０１１０】
図２１は、本発明の第４実施形態を示すフローチャートである。ウェーハの厚さはフリースタンディングの厚さデータで良い。この厚さムラデータから、ウェーハ裏面基準（ウェーハ裏面が真空チャッキングにより完全に平らになるという仮定）で、ローカルフラットネスを計算する。この結果が基準値、例えば、図１８を参考にするとウェーハ裏面平坦度が３０ｎｍ程度を越えた場合、そのフラットネスを与えるローカル領域に関しては、ウェーハ吸着シミュレーションを前途のＦＥＭ法を用いて実行し、吸着による変形後のウェーハ表面形状を計算し、ウェーハ表面形状に基づくローカルフラットネスを計算し、最終結果を出力する。基準値を越えたかどうかの確認は、各ローカル領域毎に行い、全ローカル領域に関してＦＥＭシミュレーションをする必要は無い。基準値はウェーハ品種ごとに前もって実測、またはシミュレーションによって決めておくと良い。
【０１１１】
さらに、図２１で示したウェーハ吸着シミュレーション部分を実際に使用するウェーハホルダーに吸着した表面平坦度観察に置きかえることも可能である。具体的には、図２２に示すフローチャートを用いる。ウェーハの厚さはフリースタンディングの厚さデータで良い。この厚さムラデータから、ウェーハ裏面基準（ウェーハ裏面が真空チャッキングにより完全に平らになるという仮定。）で、ローカルフラットネスを計算する。この結果が基準値、例えば、図１８を参考にするとウェーハ裏面平坦度が３０ｎｍ程度を越えた場合、そのウェーハをウェーハホルダーに吸着してウェーハ表面の平坦度を計測する。その平坦度からローカルフラットネスを計算し、最終出力とする。
【０１１２】
短時間に全面の測定が可能な、フィゾー干渉計方式による平坦度計測装置を用いる場合は、一箇所でも基準値を超えるウェーハはチャッキングしてウェーハ全面を再計測する。基準値はウェーハ品種ごとに前もって実測、またはシミュレーションによって決めておくと良い。
【０１１３】
また、さらに図２３に示したフローチャートを用いてチャック状態のウェーハ表面平坦度を求めてもよい。図２３では、ウェーハの厚さはフリースタンディングの厚さデータを用いる。この厚さムラデータから、裏面基準でローカルフラットネスを計算する。その結果とあらかじめ求めておいた図２０に示したようなフラットネス伝達曲線から決まる伝達係数を決定し，伝達係数を裏面基準のローカルフラットネス値に乗じて、最終出力とすればよい。本手法では、ウェーハ品種、使用するウェーハホルダーとの組み合わせごとにフラットネス伝達曲線を実測値、シミュレーションにより求めておくことが、精度よい平坦度評価のために良い。
【０１１４】
（第５実施形態）
第５実施形態として、この発明に係るウェーハ平坦度評価方法を用いて平坦度を評価するウェーハ平坦度評価装置を説明する。
【０１１５】
図２４は、第５実施形態に係るウェーハ平坦度評価装置の第１例を示すブロック図である。
【０１１６】
評価装置の第１例は、図２４に示す構成から成り、評価されるウェーハのフリースタンディング状態における表面の形状が表面形状測定機２４０１で測定され、裏面の形状が裏面形状測定機２４０２で測定される。測定機２４０１、２４０２の例としては、光学式や静電容量式等を上げることができるが、それらに限定されるものではない。測定機２４０１、２４０２で得た形状データは、ウェーハデータ記憶部２４０３に転送され、記憶される。記憶データは一枚分とは限らず、複数枚の場合もある。
【０１１７】
一方、ウェーハホルダーのステージ形状に関する情報、及び吸着部分の構造に関する情報が、予めホルダーデータ記憶部２４０４に記憶されている。この記憶データも一種類のホルダーデータとは限らず、複数種の場合もある。
【０１１８】
ウェーハデータ記憶部２４０３に記憶されたデータは、必要に応じて平坦度演算部２４０５へと転送され、サイト毎のデータに分けられる。サイト毎に分けられたデータは、評価されるそれぞれのサイトの位置に応じて、以下のいずれかの基準により分類される。
【０１１９】
(1)  評価されるそれぞれのサイトがパーシャルサイトであるか、あるいは、フルサイトであるかに応じて分類する（第１実施形態参照）。
【０１２０】
(2)  評価されるそれぞれのサイトとウェーハ中心との間の距離Ｄ１、もしくは評価するサイトと境界線１０１との間の距離Ｄ２を算出し、この距離に応じて、ウェーハのエッジ部に近いサイトと、ウェーハのエッジ部から遠いサイトとに分類する（第１実施形態、図４Ａ、図４Ｂ参照）。
【０１２１】
(3)  評価されるそれぞれのサイトに非吸着部があるか否かに応じて分類する（第３実施形態）。
【０１２２】
ウェーハデータ記憶部２４０３からのデータ転送とパラレル、又はシリアルに、ホルダーデータ記憶部２４０３からウェーハホルダーのステージ形状に関する情報、及び吸着部分の構造に関する情報が、平坦度演算部２４０５へと転送される。
【０１２３】
平坦度演算部２４０５は、(1)、(2)、(3)の各分類に対して、それぞれ(1’)、(2’)、(3’)のような平坦度計算を行う。
【０１２４】
(1’)  パーシャルサイトに分類されたサイトに対しては、ウェーハホルダーのステージ形状に関する情報、及び吸着部分の構造に関する情報を考慮して、ウェーハホルダーにチャックされた時のウェーハエッジ部の表面形状が計算される。次に、露光装置、例えば、スキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲが各サイト毎に求められる。一方、フルサイトに分類されたサイトに対しては、ウェーハが理想平面上へ完全吸着された場合の表面形状が計算される。
【０１２５】
(2’)  ウェーハのエッジ部に近いサイトに分類されたサイトに対しては、ウェーハホルダーのステージ形状に関する情報、及び吸着部分の構造に関する情報を考慮して、ウェーハホルダーにチャックされた時のウェーハエッジ部の表面形状が計算される。次に、露光装置、例えば、スキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲが各サイト毎に求められる。一方、ウェーハのエッジ部から遠いサイトに分類されたサイトに対しては、ウェーハが理想平面上へ完全吸着された場合の表面形状が計算される。
【０１２６】
(3’)  非吸着部があるサイトに分類されたサイトに対しては、ウェーハホルダーのステージ形状に関する情報、及び吸着部分の構造に関する情報を考慮して、ウェーハホルダーにチャックされた時のウェーハエッジ部の表面形状が計算される。次に、露光装置、例えば、スキャナーが感じる平坦度ＳＦＱＲＳＲが各サイト毎に求められる。一方、非吸着部がないサイトに分類されたサイトに対しては、ウェーハが理想平面上へ完全吸着した際の表面形状が計算される。
【０１２７】
このとき、ウェーハホルダーの種類が１種類ではなく、複数種類ある場合には、ホルダー毎にＳＦＱＲＳＲを計算し、それぞれ計算されたＳＦＱＲＳＲのうち、例えば、最悪値を平坦度ＳＦＱＲＳＲとするか、あるいはホルダー毎に一つ一つ平坦度ＳＦＱＲＳＲを求める。これらのデータは良否判定部２４０６へ転送される。
【０１２８】
良否判定部２４０６では、各サイトに対して、理想的なレベリング処理を行い、レベリング残差の最大値（Max）−最小値（Min）としてＳＦＱＲを算出して、それらの値が、光リソグラフィからのフォーカス変動に関するバジェットの要求を満足しているかどうかの結果を出力する。尚、第４実施形態に係る平坦度評価方法を行う場合、平坦度演算部２４０５は、図２１〜図２３に示すステップ２１０３〜２１０７、２２０１、２２０２、及び２３０１を実行する。
【０１２９】
このような評価装置の第１例によれば、第１、第３、第４実施形態に係る平坦度評価方法に基づいた平坦度評価を行うことができる。
【０１３０】
図２５は、第５実施形態に係るウェーハ平坦度評価装置の第２例を示すブロック図である。
【０１３１】
評価装置の第２例は、図２５に示す構成から成り、評価されるウェーハのフリースタンディング状態におけるエッジ部表面の形状がエッジ部表面形状測定機２５０１で測定され、エッジ部裏面の形状がエッジ部裏面形状測定機２５０２で測定される。測定機２５０１、２５０２の例としては、光学式や接触式段差計、静電容量計測方式による段差計が上げられるが、エッジ形状を必用な分解能で計測できるものであればよく、それらに限定されるものではない。エッジ部形状データは、ウェーハデータ記憶部２５０３に転送され、記憶される。尚、記憶データは一枚分とは限らず複数枚の場合もある。
【０１３２】
一方、第１例と同様に、ウェーハホルダーのステージ形状に関する情報、及び吸着部分の構造に関する情報が、予めホルダーデータ記憶部２５０４に記憶されている。この記憶データも、第１例と同様に、一種類のホルダーデータとは限らず複数種の場合もある。
【０１３３】
ホルダーデータ記憶部２５０４に記憶された情報、及びウェーハデータ記憶部２５０３に記憶されたデータは、必要に応じて平坦度演算部２５０５へと転送される。
【０１３４】
平坦度演算部２５０５では、評価されるウェーハがウェーハホルダーに吸着されたときのエッジ部の表面形状を予測し、パラメータＺ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２（第２実施形態、図６参照）を求める。
【０１３５】
次に、平坦度演算部２５０５で求められたパラメータＺ１、Ｚ２、Ｘ１、Ｘ２は、良否判定部２５０６へ転送される。良否判定部２５０６では許容スペックを満足するサイト数を評価し、ウェーハのパーシャルサイトがどの程度バジェットの要求を満たしているかを判断して、その結果を出力する。
【０１３６】
このとき、ウェーハホルダーの種類が１種類ではなく、複数種類ある場合には、ホルダー毎にウェーハのパーシャルサイトがどの程度バジェットの要求を満たしているかが判断される。
【０１３７】
このような評価装置の第２例によれば、第２実施形態に係る平坦度評価方法に基づいた平坦度評価を行うことができる。
【０１３８】
尚、第１例、第２例ともに、図２４、又は図２５に示すＵ１で囲まれた部分、もしくは、Ｕ２で囲まれた部分のみが実際にウェーハの表面形状と裏面形状を測定するクリーンルームにあれば良く、その他の部分は離れた場所にあっても良い。例えば、Ｕ１で囲まれた部分、もしくは、Ｕ２で囲まれた部分はウェーハ製造会社にあり、その他の部分を購入側が所有して、被評価ウェーハの良否を判断することも可能である。
【０１３９】
（第６実施形態）
第６実施形態として、この発明に係るウェーハ平坦度評価方法を用いたウェーハの製造方法を説明する。
【０１４０】
図２６は、第６実施形態に係るウェーハの製造方法の第１例を示す流れ図である。
【０１４１】
図２６に示すように、本ウェーハの製造方法は、設定された加工条件及び設定されたプロセス条件に基づきウェーハを製造し、製造されたウェーハ面内の平坦度を、例えば、第１実施形態に従って取得する。そして、ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足した時、上記設定された加工プロセス条件を固定し、ウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足しない時、上記設定された加工プロセス条件を変更するものである。
【０１４２】
このように、上記第１実施形態に従って得た平坦度評価結果を、ウェーハ製造工程にフィードバックすることによって、ウェーハの加工プロセス条件を最適化することができる。これにより、例えば、バジェットからの要求を満足する平坦度を持つウェーハを、効率良く製造できる、という利点を得ることができる。
【０１４３】
このようなウェーハの製造方法の具体的一例を図２７に示す。
【０１４４】
図２７に示すように、半導体単結晶、例えば、シリコン単結晶のインゴット（Ingot）を周知の方法によって製造する（工程２７５１）。
【０１４５】
次に、インゴットからブロックを切り出す（工程２７５２）。
【０１４６】
次に、切り出されたブロックの外周を旋削および/または研削し（Turning and/or Grinding）、ブロック径を所定のウェーハ径、例えば、８インチ、１２インチ等に整える（工程２７５３）。
【０１４７】
次に、旋削および/または研磨されたブロックをスライスし（Slicing）、粗ウェーハを得る（工程２７５４）。
【０１４８】
次に、粗ウェーハのエッジをベベリングし（Beveling）、粗ウェーハのエッジを所定の形状、例えば、テーパー形状に加工する（工程２７５５）。
【０１４９】
次に、ベベリングされた粗ウェーハの表面および/または裏面をラッピングおよび/または研削及び/またはエッチングし（Lapping and/or Grinding and/or Etching）、粗ウェーハ厚を所定のウェーハ厚に整える（工程２７５６）。
【０１５０】
次に、工程２７５６の処理が施された粗ウェーハの表面および/または裏面をポリッシングし、仕上げウェーハを得る（工程２７５７）。
【０１５１】
この後、上記第１実施形態に係る平坦度評価方法に従って、仕上げウェーハ面内の平坦度を取得する。仕上げウェーハ面内の平坦度がバジェットからの要求を満足しない時には、上記工程２７５１乃至工程２７５７の少なくともいずれか１つの加工プロセス条件を変更する。
【０１５２】
このようなウェーハの製造方法は、例えば、図２８に示すように、第２実施形態を用いることも可能であるし、第３、第４実施形態を用いることも、もちろん可能である。即ち平坦度評価情報を、第２〜第４実施形態に係る平坦度評価方法の少なくともいずれか一つを用いて取得し、取得した評価情報をウェーハ製造の各加工工程をプロセスにフィードバックすれば、上記ウェーハの製造方法と同様の利点を得ることができる。
【０１５３】
上記ウェーハの製造方法は、片面/両面鏡面ウェーハを製造する一例であるが、上記ウェーハの製造方法により製造されるウェーハは、片面/両面鏡面ウェーハに限られるものではない。製造されるウェーハの例としては、例えば、鏡面ウェーハ２９０１を熱処理したアニールウェーハ（図２９Ａ）、鏡面ウェーハ２９０１上にエピタキシャル層２９０３を形成したエピタキシャルウェーハ（図２９Ｂ）、支持基板、例えば、鏡面ウェーハ２９０１上に絶縁層２９０４、ＳＯＩ層２９０５を順次形成したＳＯＩウェーハ（図２９Ｃ）などを挙げることができる。アニールウェーハには様々なものがあるが、例えば、図２９Ａに示すように、熱処理によりＤＺ（denuded zone）層２９０２を形成したウェーハ、あるいは熱処理によりドーパントを拡散させた拡散ウェーハなどを挙げることができる。また、ＳＯＩウェーハにも様々なものがあるが、２枚のウェーハを貼り合わせた接着ＳＯＩウェーハなどを挙げることができる。
【０１５４】
もちろん、ここに例示したウェーハ以外のウェーハにも、この発明に係るウェーハ平坦度評価方法は適用することができ、また、この評価方法を用いて製造することが可能である。
【０１５５】
（第７実施形態）
第７実施形態として、この発明に係るウェーハ平坦度評価方法を用いたウェーハ品質保証方法を説明する。
【０１５６】
ウェーハの品質を明示する品質保証シートには、例えば、平坦度に関し、保証ＳＦＱＲ値のみを示すのが通常である。
【０１５７】
これに対して、上記実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法によれば、ウェーハのサイトのうち、例えば、ステージからオーバーハングするサイトや、ウェーハステージの特異個所に位置するサイトにおいて、ウェーハホルダーに装着した状態、もしくはウェーハホルダーに仮想装着した状態で、平坦度を評価する。ウェーハがステージからオーバーハングする量は、ウェーハステージ径に左右される。ウェーハステージ径は、ウェーハホルダーの機種毎に異なる。ウェーハステージの特異個所の位置も、ウェーハホルダーの機種毎に異なる。つまり、上記サイトにおいて露光装置が感じる真の平坦度はウェーハホルダーの機種によって異なる。ウェーハホルダーの機種毎にウェーハの平坦度評価を行えば、より高精度な平坦度評価を行うことができる。
【０１５８】
図３０は、この発明の第７実施形態に係るウェーハ品質保証方法により得た品質保証シートの一例を示す図である。
【０１５９】
図３０に示すように、本シートには、エッジ除外領域（Edge Exclusion）を３ｍｍに設定した場合、同２ｍｍに設定した場合、同１ｍｍに設定した場合のチャック後の保証ＳＦＱＲ値（AAA, ZZZ等）が、ホルダーの機種（HolderA, HolderB, … HolderY, HolderZ）毎に明示されている。ウェーハ購入者は本シートから使用するホルダーの機種を探し、その機種の欄に明示された保証ＳＦＱＲ値を、購入したウェーハの平坦度と認識すれば良い。
【０１６０】
このようにウェーハの品質、例えば、ウェーハ面内の平坦度をウェーハホルダーの機種毎に保証することで、露光装置が感じる真の平坦度により近い状態で、ウェーハ面内の平坦度が保証される。平坦度がウェーハホルダーの機種毎に保証されたウェーハの購入者は、微細な半導体集積回路装置、例えば、１００ｎｍ世代の半導体集積回路装置を歩留り良く製造できる、という利点を得ることができる。
【０１６１】
（第８実施形態）
上記第１〜第４実施形態にて説明したウェーハ平坦度評価方法は、半導体デバイスの製造方法にも同様に適用することができる。
【０１６２】
図３１は、第８実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示す流れ図である。
【０１６３】
図３１に示すように、例えば、リソグラフィ工程３０００の前には、例えば、酸化工程３００６、ＣＶＤ工程３００７、電極形成（スパッタリング等）工程３００８、イオン打込み工程３００９等の加工工程があり、半導体デバイスは、加工工程３００６〜３００９のいずれかとリソグラフィ工程３０００とを繰り返しながら製造されていく。リソグラフィ工程３０００は、まず、レジスト処理（レジスト塗布、ベーキング）工程３００１から始まり、マスク合わせをした後に露光工程３００２が行われる。次いで、現像工程３００３において、露光されたレジストを現像し、次いで、エッチング工程３００４において、現像により得られたレジストパターンをマスクに下地をエッチングする（ただし、次の工程が、例えば、イオン打ち込み工程３００９の場合には省略することがある）。最後に、レジスト剥離工程３００５において、レジストを剥離することで、リソグラフィ工程３０００が終了する。
【０１６４】
上記実施形態でも説明したように、ウェーハの平坦度は、露光装置が感じる真の平坦度に近い状態で評価されることが、半導体デバイスの歩留り向上に役立つ。同様の観点から、加工中の下地の平坦度についても、露光装置が感じる真の平坦度に近い状態で評価されることが、半導体デバイスの歩留り向上に役立つ。
【０１６５】
そこで、本例のように、加工工程３００６〜３００９の後、かつリソグラフィ工程３０００の前に加工中のウェーハを抜き取り、抜き取ったウェーハに対し、例えば、ウェーハエッジ形状検査３０１０を実施する。形状検査３０１０では、ウェーハエッジの形状が検査され、例えば、図５を参照して第２実施形態で説明したような平坦度評価が実施される。この評価で、加工中のウェーハの平坦度、例えば、加工されている下地の平坦度が、バジェット要求を満足する値を維持しているか否か、あるいはバジェット要求を超えるが実製造上問題がない値を維持しているか否かを知ることができる。加工されている下地の平坦度が、満足する値を維持している、あるいは実製造上問題がない値を維持している場合には、加工工程３００６〜３００９の加工プロセス条件、及びリソグラフィ工程３００１〜３００５の加工プロセス条件を固定する。反対に、満足する値を維持していない、あるいは実製造上問題がない値を維持していない場合には、加工工程３００６〜３００９、及びリソグラフィ工程３００１〜３００５の少なくともいずれか１つの加工プロセス条件を変更し、満足する値を維持するように、あるいは実製造上問題がない値を維持するように、加工プロセス条件を最適化する。
【０１６６】
本例では、第２実施形態に係る平坦度評価方法を、半導体デバイスの製造に適用したが、第１実施形態、第３、第４実施形態に係る平坦度評価方法についても、半導体デバイスの製造に適用することができる。
【０１６７】
このように、上記第１〜第４実施形態にて説明したウェーハ平坦度評価方法を、半導体デバイスの製造方法に適用すれば、半導体デバイスの歩留りを、さらに向上させることが可能である。
【０１６８】
以上、この発明を第１〜第８実施形態により説明したが、この発明は、これら実施形態それぞれに限定されるものではなく、その実施にあたっては、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【０１６９】
また、上記実施形態はそれぞれ、単独で実施することが可能であるが、適宜組み合わせて実施することも、もちろん可能である。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。
【０１７０】
また、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。
【０１７１】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、ウェーハ面内の平坦度を、露光装置が感じる平坦度により近い状態で評価することが可能なウェーハ平坦度評価方法、その評価方法を実行するウェーハ平坦度評価装置、その評価方法を用いたウェーハの製造方法、その評価方法を用いたウェーハ品質保証方法、その評価方法を用いた半導体デバイスの製造方法、およびその評価方法によって評価されたウェーハを用いた半導体デバイスの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａ〜図１Ｄはそれぞれウェーハの平面図
【図２】図２は参考例に係るウェーハ平坦度評価方法を示す流れ図
【図３】図３はこの発明の第１実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法を示す流れ図
【図４】図４Ａ〜図４Ｃは他の分類例を示すウェーハの平面図
【図５】図５はこの発明の第２実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法を示す流れ図
【図６】図６はモデル化されたウェーハのエッジ部分の表面形状を示す図
【図７】図７Ａ、図７Ｂはモデル化した裏面形状とウェーハホルダーの断面を示す図
【図８】図８はウェーハの裏面形状とたわみ量との関係を示す図
【図９】図９Ａ〜図９Ｅはそれぞれ図８に示すＬ２ａ〜Ｌ２ｅの状態を示す図
【図１０】図１０はこの発明の第２実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法を利用したウェーハ選別方法を示す流れ図
【図１１】図１１Ａはウェーハホルダーの平面図、図１１Ｂは図１１Ａ中の１１Ｂ−１１Ｂ線に沿う断面図
【図１２】図１２は特異個所におけるチャック後の平坦度劣化量と裏面の平坦度との関係を示す図
【図１３】図１３Ａはウェーハのローカルフラットネスの計測結果（裏面吸着、表面計測）を示すディスプレー上に表示した中間調画像、図１３Ｂはウェーハのローカルフラットネスの計測結果（表面吸着、裏面計測）を示すディスプレー上に表示した中間調画像
【図１４】図１４Ａはウェーハのローカルフラットネスを詳細に調査した結果（裏面吸着、表面計測）を示すディスプレー上に表示した中間調画像、図１４Ｂはウェーハのローカルフラットネスを詳細に調査した結果（表面吸着、裏面計測）を示すディスプレー上に表示した中間調画像
【図１５】図１５Ａはウェーハのフリースタンディングの形状を示す図、図１５Ｂはウェーハ裏面をピンチャックに吸着した状況を示す図、図１５Ｃはウェーハを反転して表面を吸着させた状況を示す図
【図１６】図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃは、それぞれピンの位置に相当するウェーハ裏面の平坦度分布、ウェーハ変形シミュレーション結果及びピン上の応力分布を示すディスプレー上に表示した中間調画像
【図１７】図１７Ａ、図１７Ｂ及び図１７Ｃは、それぞれピンの位置に相当するウェーハ裏面の平坦度分布、ウェーハ変形シミュレーション結果及びピン上の応力分布を示すディスプレー上に表示した中間調画像
【図１８】図１８はウェーハ裏面平坦度と接触率との関係を示す図
【図１９】図１９はウェーハ裏面平坦度と表面平坦度との関係を示す図
【図２０】図２０はウェーハ厚さに基づく平坦度と表面平坦度との関係を示す図
【図２１】図２１はこの発明の第４実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法の第１例を示す図
【図２２】図２２はこの発明の第４実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法の第２例を示す図
【図２３】図２３はこの発明の第４実施形態に係るウェーハ平坦度評価方法の第３例を示す図
【図２４】図２４はこの発明の第５実施形態に係るウェーハ平坦度評価装の第１例を示すブロック図
【図２５】図２５はこの発明の第５実施形態に係るウェーハ平坦度評価装の第２例を示すブロック図
【図２６】図２６はこの発明の第６実施形態に係るウェーハの製造方法の第１例の流れを示す流れ図
【図２７】図２７はこの発明の第６実施形態に係るウェーハの製造方法の第１例の工程例を示す工程図
【図２８】図２８はこの発明の第６実施形態に係るウェーハの製造方法の第２例の流れを示す流れ図
【図２９】図２９Ａはアニールウェーハを示す断面図、図２９Ｂはエピタキシャルウェーハを示す断面図、図２９ＣはＳＯＩウェーハを示す断面図
【図３０】図３０はこの発明の第７実施形態に係るウェーハ品質保証方法により得た品質保証シートの一例を示す図
【図３１】図３１はこの発明の第８実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を示す流れ図
【図３２】図３２はフリースタンディング状態のサイトの断面形状、及び理想平面上に完全吸着した際の断面形状を示す断面図
【図３３】図３３Ａ〜図３３Ｃはフルサイトの断面形状を示す断面図
【図３４】図３４Ａ〜図３４Ｃはパーシャルサイトの断面形状を示す断面図
【符号の説明】
１００…ウェーハ、１０１…エッジ除外領域と有効露光領域との境界線、４０７ａ〜４０７ｃ…サイト、４０８…ウェーハ中心、４０９…ウェーハホルダー、４１０…オーバーハング部分、１１０１…リフトピン孔（特異個所）、１１０２…ピンチャック部分、２９０１…鏡面ウェーハ、２９０２…ＤＺ層、２９０３…エピタキシャル半導体層、２９０４…絶縁層、２９０５…半導体層
【図１】
2004200600.tif 000003
【図２】
2004200600.tif 000004
【図３】
2004200600.tif 000005
【図４】
2004200600.tif 000006
【図５】
2004200600.tif 000007
【図６】
2004200600.tif 000008
【図７】
2004200600.tif 000009
【図８】
2004200600.tif 000010
【図９】
2004200600.tif 000011
【図１０】
2004200600.tif 000012
【図１１】
2004200600.tif 000013
【図１２】
2004200600.tif 000014
【図１３】
2004200600.tif 000015
【図１４】
2004200600.tif 000016
【図１５】
2004200600.tif 000017
【図１６】
2004200600.tif 000018
【図１７】
2004200600.tif 000019
【図１８】
2004200600.tif 000020
【図１９】
2004200600.tif 000021
【図２０】
2004200600.tif 000022
【図２１】
2004200600.tif 000023
【図２２】
2004200600.tif 000024
【図２３】
2004200600.tif 000025
【図２４】
2004200600.tif 000026
【図２５】
2004200600.tif 000027
【図２６】
2004200600.tif 000028
【図２７】
2004200600.tif 000029
【図２８】
2004200600.tif 000030
【図２９】
2004200600.tif 000031
【図３０】
2004200600.tif 000032
【図３１】
2004200600.tif 000033
【図３２】
2004200600.tif 000034
【図３３】
2004200600.tif 000035
【図３４】
2004200600.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月21日(2003.10.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【非特許文献３】
Tetsuo Fukuda,   “JEITA Flatness Study IV and The Impact of Edge Roll-off on CMP”,   [ONLINE] 2002.04.17<, Advanced Wafer Geometry Task Force 2002 SEMICON/Europe (Munich), [２００２年９月３日検索]、インターネット<http://www.semi.org/web/japan/wstandards.nsf/ad8d609e1779140a882567fa0057749a/64550bacea37331549256885001a4b5e/$FILE/020417%20JEITA%20Fltns%20IV.ppt>