(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの中心部からエッジ部までのウェーハ形状プロファイルを所定の角度間隔でウェーハ全周にわたって複数求め、各プロファイル毎に基準線を算出するための第１の領域をウェーハ中央側に設定し、該第１の領域における基準線を算出し、更に該第１の領域外のウェーハ外周側に第２の領域を設定し、該第１の領域で算出された基準線を該第２の領域まで外挿し、該第２の領域の形状（実測値）と第２の領域内における該基準線（基準値）との差（実測値−基準値）を解析し、この値の最大値を表面特性Ａ及び最小値を表面特性Ｂとして算出し、これらウェーハ全周にわたって得られた複数の表面特性Ａ及び表面特性Ｂからウェーハの外周部形状均一性を評価することを特徴とするウェーハの形状評価方法。
【請求項２】
ウェーハ外周部から得られる複数の表面特性Ａの最大値と最小値の差からウェーハの外周部形状均一性を評価することを特徴とする請求項１記載のウェーハの形状評価方法。
【請求項３】
ウェーハ外周部から得られる複数の表面特性Ｂの最大値と最小値の差からウェーハの外周部形状均一性を評価することを特徴とする請求項１記載のウェーハの形状評価方法。
【請求項４】
各プロファイルから得られた表面特性Ａと表面特性Ｂとの差〔表面特性（Ａ−Ｂ）〕を取り、ウェーハ外周部から得られる複数の表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差からウェーハの外周部形状均一性を評価することを特徴とする請求項１記載のウェーハの形状評価方法。
【請求項５】
ウェーハ外周部から得られる複数の表面特性Ａ、表面特性Ｂ、又はこれらの差〔表面特性（Ａ−Ｂ）〕の標準偏差からウェーハの外周部形状均一性を評価することを特徴とする請求項１記載のウェーハの形状評価方法。
【請求項６】
前記ウェーハ形状プロファイルは、ウェーハ面内で所定の間隔をおいて測定される値でウェーハ表面に対して垂直な方向の変位又はウェーハ厚さであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のウェーハの形状評価方法。
【請求項７】
前記所定の測定間隔は、１ｍｍ間隔以下であることを特徴とする請求項６記載のウェーハの形状評価方法。
【請求項８】
ウェーハ形状プロファイルを求める所定の角度間隔が１°間隔以内であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のウェーハの形状評価方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項記載の形状評価方法により評価し、ウェーハ面内で得られた複数の表面特性Ｂの最大値と最小値の差（Ｂパラメータの外周部均一性）が６００ｎｍ以下であるようにしたことを特徴とするウェーハ。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項記載の形状評価方法により評価し、ウェーハ面内で得られた複数の表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差〔（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性〕が５００ｎｍ以下であるようにしたことを特徴とするウェーハ。
【請求項１１】
ウェーハ面内で得られた複数の表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差〔（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性〕が４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０記載のウェーハ
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか１項記載の形状評価方法により評価し、複数えられた表面特性Ｂの最大値と最小値の差（Ｂパラメータの外周部均一性）が６００ｎｍ以下であるウェーハを選別し、このウェーハを露光装置に用いることを特徴とするウェーハの選別方法。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれか１項記載の形状評価方法により評価し、複数えられた表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差〔（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性〕が５００ｎｍ以下であるウェーハを選別し、このウェーハを露光装置に用いることを特徴とするウェーハの選別方法。
【請求項１４】
請求項１〜８のいずれか１項記載の形状評価方法により評価し、複数えられた表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差〔（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性〕が４００ｎｍ以下であるウェーハを選別し、このウェーハを露光装置に用いることを特徴とする請求項１３記載のウェーハの選別方法。
【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ェーハに代表されるウェーハの形状評価方法及び露光装置に好適なウェーハ並びに良好な品質を有するウェーハの選別方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
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の進歩に伴い、シリコンウェーハ等に対する品質要求もより厳しくなっている。かかるシリコンウェーハに要求される重要品質特性の一つとして、シリコンウェーハの表面形状の問題がある。なぜなら、半導体デバイスの高集積化は、デバイス寸法の縮小化を招来し、例えば、シリコンウェーハにわずかなうねり等があった場合に、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てしまうからである。また、ウェーハの有効利用の為、ウェーハ主面の最外周（面取り部分ぎりぎり）まで平坦なウェーハが要求されている。
【０００３】
このようなウェーハの平坦度（フラットネス）を評価する指標として従来、表面基準のサイトフラットネスＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ  Ｆｒｏｎｔ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒａｎｇｅ）などが用いられている。ＳＦＱＲは設定されたサイト内でデータを最小二乗法にて算出したサイト内平面を基準平面とし、この平面からの＋側、−側各々最大変位量の絶対値の和であり各サイト毎に評価されている。サイトの大きさは２０ｍｍ角、又は２５ｍｍ角が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような、高集積化に伴い露光装置の精度等も向上しているが、ウェーハ上にパターンを形成していくと、露光装置が停止してしまうというトラブルが頻繁に起こるようになってきた。
【０００５】
これは装置的要因も考えられるが、露光装置に用いるウェーハの微妙な形状が影響していると考えられた。しかし、ＳＦＱＲ等の指標で評価しても問題とならないレベルのウェーハであり、はっきりした原因が不明であった。そこでＳＦＱＲ以外の因子でウェーハ形状を評価し、露光装置でトラブルの発生がないウェーハを供給する必要がでてきた。
【０００６】
特に、上記のようなＳＦＱＲ等ではウェーハ内側部分の平坦度は、精度良く評価するもののウェーハ外周部、特に面取り部とウェーハ主面の境界付近は正確に評価されていないことがある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、ウェーハの形状品質を従来のＳＦＱＲ等とは違う観点から評価するウェーハの形状評価方法及び露光装置などでトラブルの少ないウェーハ並びにそのような良好な品質を有するウェーハの選別方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のウェーハの形状評価方法は、ウェーハの中心部からエッジ部までのウェーハ形状プロファイルを所定の角度間隔でウェーハ全周にわたって複数求め、各プロファイル毎に基準線を算出するための第１の領域をウェーハ中央側に設定し、該第１の領域における基準線を算出し、更に該第１の領域外のウェーハ外周側に第２の領域を設定し、該第１の領域で算出された基準線を該第２の領域まで外挿し、該第２の領域の形状（実測値）と該第２の領域内における該基準線（基準値）との差（実測値−基準値）を解析し、この値の最大値を表面特性Ａ及び最小値を表面特性Ｂとして算出し、これらウェーハ全周にわたって得られる複数の表面特性Ａ及び表面特性Ｂからウェーハの外周部の形状均一性を評価することを特徴とする。
【０００９】
従来、ＳＦＱＲ等は２０ｍｍ角又は２５ｍｍ角程度の領域（サイト）に区切り、その領域内で基準面を作成し評価することがあったが、これでは狭い領域で基準面を作成している為、面内で平均化してしまい、実際の形状の悪さ等を正確に評価できないことがある。特にこの評価方法ではウェーハ外周部の形状は正確に評価することができなかった。
【００１０】
本発明の形状評価方法によって得られる表面特性Ａ（以下Ａパラメータと言うことがある）や表面特性Ｂ（以下Ｂパラメータと言うことがある）はウェーハ外周部の形状を非常に正確に評価することができ好ましい。特に本発明のようにウェーハの外周に沿って得られる複数の表面特性Ａ及び表面特性Ｂを解析することによってウェーハ外周部の形状の均一性を評価することができる。この時、特にウェーハ外周部から得られる複数の表面特性Ａの最大値と最小値の差からウェーハの外周部の形状均一性を評価するとよい（この外周部形状均一性をＡパラメータの外周部均一性という）。
【００１１】
また、この時、特にウェーハ外周部から得られる複数の表面特性Ｂの最大値と最小値の差からウェーハの外周部の形状均一性を評価すると良い（以下、この外周部形状均一性をＢパラメータの外周部均一性と称する。）。
【００１２】
更に好ましくは、各プロファイルから得られた表面特性Ａ及び表面特性Ｂの差（表面特性（Ａ−Ｂ））を予め取り、ウェーハ面内から得られる複数の表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差からウェーハの外周部形状均一性を評価する（以下、この外周部形状均一性を（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性と称する。）。また、ウェーハの外周部形状均一性については、ウェーハ外周部から得られる複数の表面特性Ａ、表面特性Ｂ、又はこれらの差〔表面特性（Ａ−Ｂ）〕について、それぞれ標準偏差を求めてバラツキとして評価しても良い。
【００１３】
ここで、上記ウェーハ面内で所定の間隔で測定するウェーハ形状とは、ウェーハ表面に対して垂直な方向の変位（高さ、粗さ）又はウェーハ厚さである。これはウェーハ表面に対して垂直な方向の変位で評価すると表面基準的な評価ができる。また、ウェーハ厚さで評価すると裏面基準的な評価ができる。
【００１４】
前記所定の測定間隔は、１ｍｍ間隔以下であることが好ましい（但し、０ｍｍを超える間隔）。
【００１５】
ウェーハ形状プロファイルを求める所定の角度間隔が１°間隔以内であることが好ましい（但し、０°を超える間隔）。
【００１６】
特にウェーハ全周にわたって（ウェーハ外周に沿って）、複数の表面特性Ａ及び表面特性Ｂを得ることによって、外周部形状の均一性に対する指標が得られる。
【００１７】
表面特性Ａ及び表面特性Ｂの形状評価方法に付いて更に詳しく説明する。本発明方法では図１に示すようにウェーハ形状（各プロファイル）から基準線を算出するためのグローバル（広範囲）な領域（第１の領域）に基準線を作成し、その基準線をウェーハ外周部等の評価をしようとする領域（第２の領域）まで外挿して使用し、その第２の領域の表面特性を解析し、その領域の表面特性を評価するものである。この基準線と実際の形状との差（実測値−基準値）をとり、最大値をハネ（図１のＡ）、最小値をダレ（図１のＢ）として評価する。
【００１８】
つまり、本発明方法は、少なくとも従来のＳＦＱＲ等で評価するサイト毎の評価ではなく、またサイトサイズもＳＦＱＲ等で評価するエリアより広範囲な特定領域（第１の領域）内で基準線を作成し、その第１の領域外の評価をしようとする領域（第２の領域）の表面特性を広範囲な特定領域（第１の領域）内で決められた基準線を基準にし評価するものである。
【００１９】
このような本発明の形状評価方法を行うと、露光装置に最適なウェーハが規定できる。露光装置による歩留まり（デバイスパターンのずれの発生頻度等）は表面特性Ａが主に起因している。この表面特性Ａの値が平均して１５０ｎｍより小さいと好ましいウェーハである。また、装置の異常停止などについては本発明の形状評価方法により評価した表面特性Ｂの値で、ウェーハ外周部に沿って評価した場合、局所的に大きな変化がある場合、頻繁に異常停止などが起こることが明らかになった。具体的にはウェーハ面内で得られた複数の表面特性Ｂの最大値と最小値の差（Ｂパラメータの外周部均一性）が６００ｎｍより大きい場合に頻繁に異常停止してしまった。そこで露光装置に最適なウェーハとしては６００ｎｍ以下であるウェーハである。
【００２０】
また、表面特性Ａと表面特性Ｂの差、つまり表面特性（Ａ−Ｂ）で評価すると、更に露光装置に用いるウェーハとして良品なものと不良品を正確に分離できる。つまり露光装置に好適なウェーハは、ウェーハ面内で得られた複数の表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差〔（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性〕が５００ｎｍ以下、更に好ましくは４００ｎｍ以下であるウェーハである。
【００２１】
なお、上記表面特性Ａ，Ｂの値は、第１の領域と第２の領域の境界線（任意の位置Ｘ）をウェーハ外周部から３０ｍｍの位置に、またウェーハの形状の測定は外周１ｍｍを除外（面取り部除く）したデータを用い評価した値である。
【００２２】
このようなウェーハはウェーハ外周に表面特性Ａ，Ｂで評価した時に極端なダレ及び局所的なダレがないウェーハである。
【００２３】
このようなウェーハを製造するウェーハ加工工程は、種々考えられるが、例えばスライス工程でワイヤーソーを用いる場合、ワイヤーによる異常切り込みがウェーハ外周部に入らないようにスライスする。エッチング工程では、ウェーハを支持するエッチングドラムとウェーハの接触面積を小さくする。平面研削工程を含む場合、研削条痕をなくす。ラップによる外周部のダレを防止する。ポリッシュ工程での外周部の研磨圧力を制御し製造する方法等がある。このようにウェーハ加工工程の各工程により様々な改善ができるため製造方法については特に限定するものではない。
【００２４】
このように様々な方法でウェーハを製造しても、上記範囲に入るウェーハを完全に製造することは困難であることから上記形状評価方法により評価し、複数得られた表面特性Ｂの最大値と最小値の差（Ｂパラメータの外周部均一性）が６００ｎｍ以下であるウェーハを選別し、このウェーハを露光装置に用いることが好ましい。
【００２５】
更には、複数得られた表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差〔（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性〕が５００ｎｍ以下であるウェーハを選別し、このウェーハを露光装置に用いることを特徴とする。より好ましくは、複数得られた表面特性（Ａ−Ｂ）の最大値と最小値の差〔（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性〕が４００ｎｍ以下であるウェーハを選別し、このウェーハを露光装置に用いることを特徴とする。
【００２６】
このように本発明のウェーハの形状評価方法により、ウェーハを選別し、露光装置に用いることで露光装置の異常停止などが著しく減少する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
ウェーハＷの形状の模式図を図２に示す。一般にウェーハＷの外周部にはウェーハＷのカケ等を防止するため面取りが施され、面取り部Ｗｍが形成されている。通常この面取り部分Ｗｍのウェーハ形状は無視され評価されるものであり、測定対象外となっている。
【００２９】
また、形状（プロファイル）評価は、ウェーハＷの主面Ｗｎの面取り部分Ｗｍより３ｍｍ、又は２ｍｍ程度除外した領域で評価されることが多い。しかし、近年、１ｍｍ又はウェーハ主面と面取りの境界ぎりぎりまで評価が要望されることもある。従って、測定領域（特に除外領域）は特に限定するものではないが、評価装置の精度及び解析後のデータ精度から現状では１ｍｍ除外程度で評価することが好ましい。
【００３０】
ウェーハＷの表面の厚さ変位を模式的に示したものが図１である。本発明方法によるウェーハの形状評価は、周辺１０ｍｍ（面取り部分より１０ｍｍ）程度の領域におこりやすいハネやダレを定量化することが主な目的である。
【００３１】
本発明のウェーハの形状評価方法においては、図１に示すように、ウェーハＷの基本的形状からウェーハ面内の基準線を算出するための広範囲な領域（第１の領域）Ｗ１内で基準線１０を作成し、その基準線１０をウェーハ外周部の評価をしようとする領域（第２の領域）Ｗ２まで外挿して使用し、その第２の領域Ｗ２の表面形状を解析し、その領域Ｗ２の表面特性を評価する。
【００３２】
この基準線１０（基準値）と実際の形状（実測値）の差（実測値−基準値）をとり、最大値をハネＡ、最小値をダレＢとして評価する。なお、図１において、Ｗｃはウェーハ中心部、Ｗｅはウェーハエッジ部、Ｘは第１の領域Ｗ１と第２の領域Ｗ２との境界線で、任意の位置に形成される。
【００３３】
基準線を作成しウェーハＷの形状評価を行う方法としては、所定の測定間隔でウェーハ形状を測定し、前記測定された形状を順次記憶し、この記憶された形状より、図３に示すようなウェーハＷの中心部Ｗｃよりエッジ部Ｗｅにかけたプロファイルを求め、中心部より（ウェーハ径方向の）任意の位置に設けられる第１の領域Ｗ１の境界線Ｘまでの基準線を計算し、次いで、（ウェーハ厚さ方向の）任意の位置での形状（実測値）とこの位置での基準線１０の値（基準値）の差を解析し、表面特性として算出する。
【００３４】
ウェーハ面内における所定の測定間隔は、１ｍｍ間隔以下であることが好ましい。０ｍｍを超える間隔であることは当然であるが、できるだけ細かい間隔で評価することでより正確な形状を定量化できる。
【００３５】
基準線は、ウェーハＷの中央部の形状を最も反映するような直線又は曲線で近似すれば良いが、通常、ウェーハＷの中央部分は、たいへん高平坦度に研磨されているため、直線で近似すれば十分である。
【００３６】
ここで、第１の領域Ｗ１と第２の領域Ｗ２の境界線となる任意の位置Ｘは、ウェーハＷの径方向の任意の位置で、ウェーハの外周ダレやハネの起こっていない範囲（なるべく第１の領域が広範囲になる範囲）に設定することが好ましい。例えば、通常ダレ等はウェーハ外周部１０ｍｍ程度から外側で起こるので、任意の位置（境界線）Ｘはウェーハ外周部より３０ｍｍ程度に設定するとよい。８インチウェーハ（直径２００ｍｍ）であれば中心部より７０ｍｍの位置、１２インチウェーハ（直径３００ｍｍ）であれば中心部より１２０ｍｍの位置に基準線を作成すれば良い。但し、この設定位置は任意に変更し、ウェーハ品質をもっとも的確に評価できる値に設定する。
【００３７】
基準線を作成し評価する具体的な表面特性を算出する方法としては、ウェーハＷの中心部Ｗｃよりエッジ部Ｗｅにかけたプロファイルを求め、中心部Ｗｃより任意の位置Ｘまでの基準線を計算し、次いで、任意の位置Ｘからエッジ部Ｗｅまでの範囲で任意の位置での形状とこの位置での基準線との差〔任意の位置形状（実測値）―任意の位置での基準線（基準値）〕を解析し、この値の最大値（通常、正の最大変位量又は最大厚さ差）を表面特性（ハネ）Ａとして算出する。この表面特性Ａは、ウェーハ外周部の撥ね上がり形状を定量的に示すものである。
【００３８】
また、ウェーハＷの中心部Ｗｃよりエッジ部Ｗｅにかけたプロファイルを求め、中心部より任意の位置Ｘまでの基準線を計算し、次いで、任意の位置Ｘからエッジ部Ｗｅまでの範囲で任意の位置での形状とこの位置での基準線との差〔任意の位置形状（実測値）―任意の位置での基準線（基準値）〕を解析し、この値の最小値（通常、負の最大値）を表面特性（ダレ）Ｂとして算出する。この表面特性Ｂは、ウェーハ外周部のダレ形状を定量的に示すものである。
【００３９】
本発明では、ウェーハ全体の評価をするために、図３の点線で示すようにウェーハ全周の複数箇所の放射状の測定位置を対象とし、一定角度（θ）毎にこれらのウェーハ中心部Ｗｃからエッジ部Ｗｅまで（面取り部Ｗｍは除く）のプロファイルを得、ひとつひとつのプロファイル毎にこのような１次元的な解析を行い、表面特性Ａ，Ｂをそれぞれ求める。
【００４０】
この結果、ウェーハ外周部に沿った表面特性Ａ、Ｂが複数得られる。特に、ウェーハ面内で４００本程度（１°間隔程度又は以内）で放射状にプロファイルを解析すると好ましい。０°を超える間隔であることは当然であるが、１°間隔以内の角度間隔で評価するとウェーハ外周部を非常に正確に評価することができる。なお、ノッチやオリフラ及びレーザーマークで文字が印字されている部分は異常データとなりやすいので除外し評価した方が好ましい。
【００４１】
この表面特性Ａ，Ｂを利用することによって、従来のウェーハの形状評価よりもより確実な評価をすることができる。またウェーハ外周部に沿った表面特性Ａ，Ｂを解析することでウェーハ外周部形状の均一性が評価できる。
【００４２】
続いて、上記した評価を行うための形状評価装置について説明する。図１１は、本発明に係るウェーハの形状評価装置の要部構成を示す概略説明図である。図１１に示したウェーハの形状評価装置２０は、ウェーハＷの表面の変位量を測定し、評価する装置であって、試験台２２と、レーザー発振器や自動焦点機構を備えた変位計２４からなる変位測定手段２６及びコンピュータ２８などにより構成され、予め校正された基準点からの距離のずれを変位として光学的に測定する。図１１の実施形態の場合は、変位測定手段２６が形状測定手段として作用する。
【００４３】
前記試験台２２は、被測定対象物であるシリコンウェーハＷを載せる台である。変位計２４は前記試験台２２に載置されたシリコンウェーハＷの表面に所定の間隔でレーザー光を照射させる装置であり、レーザー光としては、例えば、ＨｅＮｅレーザー等を用いる。該変位計２４は、自動焦点機構（図示省略）を備えており、この自動焦点機構は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ（図示省略）、自動焦点回路（図示省略）などを備え、レーザー発振器により照射されたレーザー光のシリコンウェーハからの反射像の焦点を自動的に合わせることが出来るようになっている。
【００４４】
前記変位計２４は、前記自動焦点機構によって焦点を合わせたときの基準点からの変位を変位として測定し、前記コンピュータ２８に入力する。
【００４５】
前記コンピュータ２８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備えている。そして、前記コンピュータ２８は、前記変位計２４から出力された変位データを入力し、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに内蔵された所定の解析プログラムを読み出して入力された前記変位データから本発明の品質である表面特性Ａ、ＢをＣＰＵにて算出する。この表面特性は、特にウェーハ外周部形状を評価するパラメータである。
【００４６】
つまり、上記コンピュータ２８は、上記変位測定手段（形状測定手段）２６により測定された形状データを順次入力保存する記憶手段と、該記憶手段よりウェーハＷの中心部よりエッジ部にかけた形状データ（実測値）を読み込み、中心部より任意の領域での基準線（基準値）を計算し、次いで該基準と任意の位置の差（実測値−基準値）を解析し表面特性として算出する表面特性算出手段とを備えている。
【００４７】
図１２は、本発明に係るウェーハの形状評価装置の他の形態の要部構成を示す概略説明図である。ウェーハの表面形状評価装置の別の態様として、ウェーハ表面の変位量ではなく、静電容量式のフラットネス測定器により厚さを測定しても良い。静電容量式のフラットネス測定器は、図１２に示すように、ウェーハＷを挟むように上下２本の静電容量型センサー３２ａ、３２ｂからなる厚さ計３２を備えた厚さ測定手段３４として用いられ、それぞれのセンサー３２ａ、３２ｂとウェーハＷの上下面の各々の距離を測定することにより厚さを測定する。静電容量式のフラットネス測定器としては、市販の非接触ウェーハ厚み、平坦度、ＢＯＷ／ＷＡＲＰ測定装置、例えばＡＤＥ社製ウルトラゲージ９９００等が使用できる。
【００４８】
図１２に示したウェーハの形状評価装置３０は、ウェーハＷを保持するウェーハ保持具３６と、上記厚さ測定手段３４及びコンピュータ２８から構成され、ウェーハＷの厚さを測定する。図１２の実施形態の場合は、厚さ測定手段３４が形状測定手段として機能する。
【００４９】
このように、ウェーハＷの形状（凹凸）を細かく精度良く評価できる評価装置であれば特に限定することなく使用することができる。
【００５０】
以上のように測定した変位または厚さを基に表面特性Ａ、Ｂを評価する。具体的には、基準線は最小二乗法等にて算出された線である。従って、データをサンプリングする間隔は細かければ細かいほど好ましい。具体的には、１ｍｍ以下が適正範囲である。
【００５１】
次に、上記した本発明のウェーハの形状評価装置により実際に算出した表面特性Ａ、Ｂを用いた形状評価について説明する。図１は、所定のウェーハにおける表面特性Ａ、Ｂの値と、このときの切断面の形状プロファイルを示した図である。表面特性算出手段である解析プログラムは、各プロファイル毎にこの表面特性Ａ、Ｂを求める算出式がプログラミングされている。更に、この解析プログラムは、ウェーハ外周部に沿った各プロファイルから得られた複数の表面特性Ａ、Ｂ又は（Ａ−Ｂ）それぞれの平均値、標準偏差、最大値、最小値を評価するソフトウエアである。
【００５２】
解析プログラムでは、表面特性Ａとして、鏡面研磨したシリコンウェーハの中心部からエッジ部方向に向け任意の間隔（約１ｍｍ）で前記シリコンウェーハの厚さデータを読み込み、次いで、この厚さを用い、広範囲な第１の領域で基準線を最小二乗法により作成し、その基準線と評価をしようとする第２の領域内での差を算出し、そのエリア内での最大値を解析する。
【００５３】
表面特性Ｂは、鏡面研磨したシリコンウェーハの中心部からエッジ部方向に向け任意の間隔（約１ｍｍ）で前記シリコンウェーハの厚さデータを読み込み、次いで、この厚さを用い、広範囲な第１の領域で基準線を最小二乗法により作成し、その基準線と評価をしようとする第２の領域内での差を算出し、そのエリア内での最小値を解析する。
【００５４】
このような解析をウェーハ外周部に沿った各プロファイル毎に得る。この複数のプロファイルから得られた表面特性Ａ，Ｂを解析することにより、ウェーハ外周部形状の均一性（バラツキ）を評価する。具体的には表面特性Ａ、Ｂ又は表面特性Ａと表面特性Ｂの差〔以下、これを表面特性（Ａ−Ｂ）又は（Ａ−Ｂ）パラメータと表すことがある。〕の平均値、標準偏差、最大値、最小値等を評価する。
【００５５】
以上説明した本発明に係るウェーハの形状評価装置によれば、レーザー光を用いて測定した変位、または静電容量式厚さ測定器で測定した厚さデータをコンピュータに読み込み、解析することによって表面特性Ａ、Ｂ、外周部形状均一性等を算出できる。
【００５６】
上述したように、本発明によれば、従来のＳＦＱＲ等とは違った観点からウェーハの表面形状、特にウェーハ外周部を一定の基準で確実に判定することが出来る。また、ウェーハ外周部に沿って複数の表面特性Ａ又はＢを求め解析することで、ウェーハ外周部形状の均一性に関する評価が行える。従来のウェーハの形状評価よりもより有効な情報を得ることができることとなって、デバイス製造工程、例えば露光装置などを用いる工程での問題点等も解決できる。またこの表面特性は種々の実験データの解析用パラメータとしても活用出来る。
【００５７】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明方法をさらに具体的に説明するが、この実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるものでないことはいうまでもない。
【００５８】
（実施例１）
本発明の形状評価方法の実施例について説明する。本実施例では一般的な製造工程で製造した８インチ鏡面研磨ウェーハ（直径２００ｍｍのウェーハ、外周０．５ｍｍは面取り部）を評価した。このウェーハをＳ１という。
【００５９】
形状評価は、０．９５ｍｍの間隔でウェーハ全面（面取り部である外周０．５ｍｍ除く）のウェーハ厚さを測定し、前記測定されたウェーハ厚さを順次記憶し、この記憶された形状より、図１に示すようなウェーハの中心部よりエッジ部（中心部より９８．５ｍｍ）までのプロファイルを求め、中心部より（ウェーハ径方向の）任意の位置Ｘ（中心より７０ｍｍ、エッジ部より３０ｍｍ）までの値を用い、最小二乗法で基準線を計算し、次いで、任意の位置での厚さとその位置での基準線の値（仮想的な厚さ）の差を解析し表面特性として算出した。つまり、表面特性Ａ、Ｂは７０ｍｍ〜９８．５ｍｍの評価をしようとする第２の領域での最大値及び最小値である。
【００６０】
これを、ウェーハ面内で中心部からエッジ部にかけた放射状の複数のプロファイルで解析した。実際には一定角度（θ）間隔で４００本のプロファイルを解析した。
【００６１】
次に各プロファイルから得られた表面特性Ａ，Ｂを解析する。表面特性Ａ，Ｂは４００点あるが、その内ノッチ部にかかっていた１３点を除外し評価した。
【００６２】
評価した表面特性の評価位置に対するＡ，Ｂパラメータ値の変化を図４に示す。図４の横軸は評価した位置θである。ノッチ部を０度とし時計方向に３６０度回転させ評価した値をプロットしたものである。縦軸はＡ、Ｂパラメータの値で単位はμｍである。
【００６３】
このような形で表面特性Ａ，Ｂのウェーハ外周部の均一性が確認できる。今回評価したウェーハではノッチ位置に対し、ほぼ反対側（１８０°）の位置にＢパラメータの大きな変化が見られる。
【００６４】
なお、ウェーハＳ１を露光装置にかけると、装置の停止が多く発生した。露光装置は、マスクパターン（レチクルパターン）の投影像に対しウェーハを繰り返しステップし露光するステッパ（ステップ式投影露光装置の通称）を使用した。露光装置としては、他にスキャンニング式の露光装置でも良い。本発明者は、このステッパの異常停止に付いて鋭意調査したところ、上記形状評価方法で得られるＢパラメータの外周部の均一性が大きく影響しているのではと考えた。
【００６５】
これは、ウェーハに図４に示すようなＢパラメータの大きな変化（局所的なダレ）があると焦点のズレが発生し、オートフォーカスによる制御がきかなくなるためフォーカスエラーが出て装置が異常停止するものと考えられる。
【００６６】
そこで複数の表面特性Ａ、Ｂ又は（Ａ−Ｂ）の平均値、標準偏差、最大値、最小値、（最大値−最小値）を評価した。評価した結果を表１に示す。図４のような図を作成すれば目視的にパラメータの変化（バラツキ）を観察できるが、上記のような（最大値−最小値）又は標準偏差等を得ることで定量的にも評価可能である。本発明では、このようなウェーハ外周部形状の均一性を定量化して評価が行える。
【００６７】
【表１】
0003838341.tif 000002
【００６８】
（実施例２）
上記知見を確認するため、複数のウェーハ加工工程で製造したウェーハについて上記形状評価方法により評価した。具体的にはこのＢパラメータの外周部の均一性値が小さくなるようにウェーハ加工工程を変更しウェーハを製造した。
【００６９】
ウェーハ加工工程は、一般的に単結晶インゴットをワイヤーソー等を用いスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウェーハを平坦化するラッピング工程、平面研削等の平坦化工程と、面取り及び平坦化されたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している工程により製造されている。
【００７０】
これらの工程で、Ｂパラメータの外周部均一性を良くする加工方法としては、様々な方法が考えられるが、例えば、スライス工程での改善の方法としては、ワイヤーソー等でワイヤーによる不規則な切り込みがウェーハ外周部に入らないようにする。またバウ、そりといった形状を良くするように加工する。これはスラリー温度の調整や、ワイヤーの送り速度等で制御する方法がある。
【００７１】
面取り工程での改善の方法としては、面取りの均一性に注意し研削、または鏡面面取りを行う。ウェーハ外周部と面取り用の砥石、バフ等が接触する圧力が均一になるように制御し面取りを行う。ウェーハ及び砥石（バフ）の回転速度等で制御する方法がある。
【００７２】
エッチング工程での改善の方法としては、エッチングの均一性に注意する。特にエッチング液の流れを均一にしてエッチングする。これはエッチングドラムの回転速度等で制御する方法がある。またウェーハを支持するエッチングドラムとウェーハの接触面積を小さくする等によっても改善できる。
【００７３】
平面研削工程、ラッピング工程での改善の方法としては、加工終了後、固定砥石やラップ定盤をスパークアウトするときにキズ等が入りやすいため、スパークアウトを制御し加工する方法がある。また、平面研削では、砥石の粒度や砥石の回転速度、送り速度等を調整し、極力研削条痕が入らないようにする。研削条痕を低ダメージラッピングで除去する方法などがある。
【００７４】
ポリッシュ工程での改善の方法としては、研磨時にウェーハ外周部にかかる研磨圧力の調整、つまりワークの保持盤の大きさを工夫したり、ワーク保持領域の中央部分が硬質、外周部分が軟質かつ外周部を吸着固定する等して研磨する方法やワーク裏面に背面コートを形成させ、この背面コートを介してワークを保持し、ワーク表面を研磨する方法で外周部と中心部で背面コート膜の厚さを変える等して外周部での研磨圧力が変化するようにしても外周ダレが制御できる。また、研磨ヘッドを工夫し、ワーク周辺部の押圧力を中央部分から独立し制御して研磨する方法等がある。
【００７５】
本実施例ではスライス工程、面取り工程、平面研削工程、エッチング工程、低ダメージラッピング工程、研磨（ポリッシング）工程の工程を中心として上記改善方法を組み合わせて、異なる３つのウェーハ加工工程により製造したウェーハＳ２，Ｓ３，Ｓ４を得た。
【００７６】
これらのウェーハを本発明の形状評価方法により評価するとそれぞれの製造方法に対し図５（ウェーハＳ２）、図６（ウェーハＳ３）、図７（ウェーハＳ４）のような図が得られた。形状評価方法は実施例１と同様である。
【００７７】
また、それぞれのウェーハの表面特性Ａ、Ｂ又は（Ａ−Ｂ）の平均値、標準偏差、最大値、最小値、（最大値−最小値）を定量的に評価した。評価した結果を表２〜４に示す。このようなウェーハをステッパに導入したところ、装置の異常停止は見られなかった。このウェーハは、表３からわかるようにウェーハ面内で得られた複数の表面特性Ｂの最大値と最小値の差（Ｂパラメータの外周部均一性）がそれぞれ、５５６ｎｍ、３９０ｎｍ、４８６ｎｍと６００ｎｍ以下であった。また、表４からわかるように表面特性（Ａ−Ｂ）のウェーハ外周部の均一性が、４１９、４０４、３８０ｎｍと５００ｎｍ以下であった。このようなウェーハＳ２，Ｓ３，Ｓ４はステッパを用いた工程において良品であった。
【００７８】
【表２】
0003838341.tif 000003
【００７９】
【表３】
0003838341.tif 000004
【００８０】
【表４】
0003838341.tif 000005
【００８１】
（比較例１）
次に比較例として一般的なウェーハ加工工程で製造したウェーハを評価した。つまりウェーハ加工工程について示すと、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウェーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している工程により製造したウェーハである。このウェーハをＳ５とした。
【００８２】
このウェーハＳ５を本発明の形状評価方法により評価すると図８のような図が得られた。また定量化した評価結果を表２〜４に併記する。形状評価方法は実施例１と同様である。
【００８３】
このようなウェーハＳ５をステッパに導入したところ、１００％装置の異常停止が見られた。ウェーハ面内で得られた複数の表面特性Ｂの最大値と最小値の差（Ｂパラメータの外周部均一性）が６８２ｎｍであった。表面特性（Ａ−Ｂ）のウェーハ外周部の均一性が６４８ｎｍであった。なお、実施例１で評価したウェーハＳ１についても表２〜４に併記する。このウェーハＳ１もステッパ装置の異常停止が観察されたものである。このようにＳ１及びＳ５のウェーハはステッパを用いた工程において不良品であった。Ｂパラメータの局所的な変化が装置停止に大きく影響していることがわかる。
【００８４】
以上評価したウェーハＳ１〜Ｓ５に対し、Ｂパラメータの外周部均一性（最大値−最小値）を図９に、（Ａ−Ｂ）パラメータのウェーハ外周部の均一性（最大値−最小値）を図１０に示す。Ｂパラメータの外周部均一性が６００ｎｍ以下であれば良品、また（Ａ−Ｂ）のウェーハ外周部の均一性が５００ｎｍ以下であれば良品であることがわかる。
【００８５】
（実施例３）
実施例２で示したウェーハの加工工程でも、完全にＢパラメータの均一性は６００ｎｍ以下にすることはできなかった。従って、本発明の形状評価方法によりウェーハを評価し、本発明の範囲内にあるウェーハ選別した後、デバイス工程に流した。具体的には、表面特性Ｂのウェーハ外周部の均一性が６００ｎｍ以下のウェーハ（これらは、表面特性（Ａ−Ｂ）のウェーハ外周部の均一性が４００ｎｍ以下であった）をステッパ工程に流し、装置の動作を観察した。その結果、装置の停止は全く起きなかったことを確認した。
【００８６】
（比較例２）
一般的なウェーハ加工工程で製造したウェーハを選別すること無しにステッパ工程に流した。ステッパの異常停止が見られた。ウェーハの処理枚数に換算すると１０％程度の頻度で装置停止があった。異常の発生するウェーハを本発明により評価すると表面特性Ｂのウェーハ外周部の均一性が６００ｎｍより大きかった。また表面特性（Ａ−Ｂ）のウェーハ外周部の均一性（最大値−最小値）値も６００ｎｍ以上であった。なお、表面特性Ｂのウェーハ外周部の均一性が５００ｎｍ〜７００ｎｍ程度のものは異常停止したりしなかったりすることがあった。６００ｎｍ以下であれば装置停止の発生頻度は著しく減るが、Ｂパラメータだけでは正確に好ましいウェーハを分離できないことがあった。表面特性（Ａ−Ｂ）のウェーハ外周部の均一性で評価するとより正確にウェーハの管理が行える。特にこの値で４００ｎｍ程度又はこれ以下のウェーハであれば異常停止しない。
【００８７】
Ｂパラメータのウェーハ外周部の均一性が、６００ｎｍ以上でも異常停止しないことがあり、ステッパの停止の原因は、必ずしも上記要因だけとは考えられないが、以上を考慮に入れると本発明で評価した要因が大きく作用していることが考えられる。
【００８８】
つまり、ステッパ工程では、特にＢパラメータのウェーハ外周部の均一性が重要であり、特に外周部形状均一性のうち（最大値−最小値）にして６００ｎｍ以下のウェーハを使用すると装置の異常停止が少なくなることがわかる。特に（Ａ−Ｂ）パラメータの均一性で（最大値−最小値）が４００ｎｍ以下であれば装置停止が著しく少なくなり、歩留まりなども向上する。
【００８９】
なお、このようなウェーハ外周部形状の均一性を評価するには本発明評価方法の任意の位置Ｘをウェーハ外周部から３０ｍｍの位置に、またウェーハの形状の測定は外周１ｍｍを除外（面取り部除く）したデータを用い評価すると安定した評価が行えた。
【００９０】
【発明の効果】
本発明の代表的な効果について説明すれば、変位又は厚さ測定手段によって所定の間隔で測定された変位又は厚さは、表面特性算出手段によって、従来のＳＦＱＲ等の平坦度を示す指標よりより正確にウェーハ形状を規定できる。特にＢパラメータのウェーハ外周部の均一性を定量的に評価することが出来ることとなって、一定した基準で確実にウェーハの良否を判定することが出来る。
【００９１】
本発明の形状評価方法では、今まで的確に評価できなかった品質、特にウェーハ外周部形状の品質が定量的に評価でき、リソグラフィーに最適なウェーハ形状を規定することができる。
【００９２】
特にウェーハ外周部に沿ったＢパラメータ及び（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性（評価した値の最大値−最小値）の値で、ウェーハを規定することによってデバイス工程に好ましいウェーハを選別することが可能となる。
【００９３】
本発明のウェーハの形状評価方法によって得られる表面特性を利用することによって、従来のウェーハの形状評価よりもより確実な評価をすることができることとなって、デバイス工程での異常を防止し歩留向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のウェーハの形状評価方法における基準線と第１の領域及び第２の領域との立体的な関係を模式的に示す説明図である。
【図２】  本発明のウェーハの形状評価方法における第１の領域と第２の領域とを示す説明図である。
【図３】  本発明のウェーハの形状評価方法における評価領域の１例を示す説明図である。
【図４】  実施例１におけるウェーハＳ１についてのウェーハ外周部の測定位置とＡ，Ｂパラメータ値の関係を示すグラフである。
【図５】  実施例２におけるウェーハＳ２についてのウェーハ外周部の測定位置とＡ，Ｂパラメータ値の関係を示すグラフである。
【図６】  実施例２におけるウェーハＳ３についてのウェーハ外周部の測定位置とＡ，Ｂパラメータ値の関係を示すグラフである。
【図７】  実施例２におけるウェーハＳ４についてのウェーハ外周部の測定位置とＡ，Ｂパラメータ値の関係を示すグラフである。
【図８】  比較例１におけるウェーハＳ５についてのウェーハ外周部の測定位置とＡ，Ｂパラメータ値の関係を示すグラフである。
【図９】  ウェーハＳ１〜Ｓ５に対するＢパラメータの外周部均一性を示すグラフである。
【図１０】ウェーハＳ１〜Ｓ５に対する（Ａ−Ｂ）パラメータの外周部均一性を示すグラフである。
【図１１】本発明のウェーハの形状評価方法に係るウェーハの形状評価装置の要部構成の１例を示す側面的概略示す説明図である。
【図１２】本発明のウェーハの形状評価方法に係るウェーハの形状評価装置の要部構成の他の例を示す側面的概略説明図である。
【符号の説明】
１０：基準線、２０：ウェーハの形状評価装置、２２：試験台、２４：変位計、２６：変位測定手段、２８：コンピュータ、３２ａ：センサー、３２ａ：静電容量型センサー、３４：厚さ測定手段、Ｗ：ウェーハ、Ｗ１：第１の領域、Ｗ２：第２の領域、Ｗｃ：ウェーハ中心部、Ｗｅ：エッジ部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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