JP3924784B2 - ウェーハの形状評価方法及び装置並びにデバイスの製造方法、ウェーハ及びウェーハの選別方法 - Google Patents

Description

【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ウェーハの形状評価装置に関する。また本発明は半導体デバイスの製造方法、特に露光機を用いたデバイス工程での歩留りを向上するウェーハ及びその選別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板材料として用いられるシリコンウェーハの製造方法は、一般にチヨクラルスキー（Czochralski；ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（Floationg Zone；ＦＺ）法等を使用して単結晶インゴットを製造する結晶成長工程と、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウェーハ加工工程を経る。更に詳しくその工程を示すと、ウェーハ加工工程は、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。上記ウェーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたりする。
【０００３】
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。半導体デバイスの製造は、このような単結晶製造工程、ウェーハ加工工程を経た鏡面研磨ウェーハを用い製造されている。デバイス製造工程では、レジストパターンを形成する工程が、通常２０回〜３０回程度行われる。最近では、半導体集積回路の高集積化・高性能化がますます進んでおり、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いる。ＤＲＡＭ（dynamic random access memory）を例にとると、現在量産が行われている６４ＭビットＤＲＡＭでは、０．２５μｍ〜０．２０μｍのレジストパターンが描かれる。その写真製版工程においては、光源として、紫外線であるＫｒＦエキシマレーザ光（波長＝２４８ｎｍ）が最も多く利用されている。また、パターンの微細化にともなって、寸法精度、および、重ね合わせ精度についても、その向上が要求されている。この進歩に伴い、デバイスのベースとなる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。
【０００４】
つまり、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。
【０００５】
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形状品質の問題がある。ウェーハの形状品質といっても、直径、厚さ、平行度、平坦度、そり、及びバウ、ワープ等といわれる比較的長周期な凹凸や数ｍｍ周期の凹凸であるうねり、表面粗度といった様々なパラメータがあるが、最近では、平坦度の指標として裏面基準又は表面基準のグローバルフラットネスまたはサイトフラットネスと言われる品質で評価されるケースが多い。
【０００６】
特に平坦度の指標として、裏面基準のグローバルフラットネスは、ＧＢＩＲ（Global Back Ideal Range）と言われ、ウェーハ面内に１つの基準面を持ち、この基準面に対する最大、最小の位置変位の幅と定義されるのが普通で、従来からの慣例の仕様であるＴＴＶ（全厚さ偏差）に相当する。
【０００７】
また、裏面基準のサイトフラットネスは、ＳＢＩＲ（Site Back Ideal Range）と言われ、過去にかなり頼繁に使用されたＬＴＶに相当する。ウェーハ裏面を基準面とし、更に各サイトにおいて、サイト中心点を含む平面を焦点平面とした時、サイト内の焦点平面から＋側、−側、各々最大変位量の絶対値の和で、各サイト毎に評価される。通常８インチウェーハ等ではサイトの大きさが２０ｍｍ×２０ｍｍ程度の領域で評価される値である。このサイトの大ききは口径又は仕様により変化する。
【０００８】
その他にも表面基準のサイトフラットネスは、ＳＦＱＲ（Site Front Least Squares Range）と言われ、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る。
【０００９】
更には、ナノトポグラフィーと言われる品質も重要視されている。ナノトポグラフィー（ナノトポロジーとも言われる）は、波長が０．１ｍｍから２０ｍｍ程度で振幅が数ｎｍから１００ｎｍ程度の凹凸のことであり、その評価法としては１辺が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の正方形、または直径が０．１ｍｍから１０ｍｍ程度の円形のブロック範囲（この範囲はWINDOW SIZE等と呼ばれる）の領域で、ウェーハ表面の凹凸の高低差（ＰＶ値；peak to valley）を評価する。このＰＶ値はNanotopography Height等とも呼ばれる。ナノトポグラフィーとしては、特に評価したウェーハ面内に存在する凹凸の最大値が小さいことが望まれている。通常１０ｍｍの正方形で複数のブロック範囲を評価しそのＰＶ値の最大値で評価し、この値が６０ｎｍ以下であれば良品である。
【００１０】
デバイス工程でのデザインルールが０．１８μｍまでは、上記のような指標で評価し、その規格を満足するウェーハを製造する事で十分であったが、近年デザインルールが０．１５μｍや更に０．１３μｍ仕様と厳しくなるにつれ、これらの規格を満足しても、実際にデバイス製造で使用した場合、歩留り等の低下が起こる事があった。従って、上記指標以外の因子でウェーハを規定し、厳しいデザインルールでの仕様でも問題とならないウェーハの製造及び評価方法が必要となってきた。
【００１１】
特に、上記のようなＧＢＩＲやＳＢＩＲ、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事がある。
【００１２】
例えば、デバイス製造工程では、多くの露光機等の処理装置が用いられ、各装置に用いられているウェーハ保持用のチャックとウェーハの形状の相性が問題になりつつある。このようなチャックのうねりや外周形状とウェーハのうねりと外周形状のマッチングが重要であるが、従来のＧＢＩＲやＳＢＩＲ、ＳＦＱＲ等の指標では評価できない。
【００１３】
各デバイス製造工程、更に細かくは各処理装置のチャックとの相性等を正確に評価できる指標が必要となってきた。特にデザインルールが厳しい仕様では、ウェーハ外周部の評価をより正確に行う必要がある。
【００１４】
特に、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機の通称）で使用するウェーハの形状は、ＳＦＱＲ等の指標では必ずしも好ましいウェーハを選別する事ができなかった。スキャンニング式の露光機でも同様である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
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事により、ウェーハ外周部をより的確に評価して各デバイス製造工程にあったウェーハを製造し、デバイス製造工程以降の生産効率を高めることが可能なウェーハの形状評価方法及びウェーハの形状評価装置を提供することを目的とする。
【００１６】
更には、上記のような評価方法及び装置を用いＳＦＱＲ等とは違う観点から評価する事により、ウェーハ表面のうねり及びウェーハ外周部をより的確に評価して各デバイス製造工程、特に露光機を用いた工程にあったウェーハを供給し、デバイス製造工程以降の生産効率を高めることが可能なデバイスの製造方法及びウェーハ並びにウェーハの選別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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の第１の態様は、ウェーハの面内で所定の間隔をおいてウェーハの形状を測定し、この測定されたウェーハ形状より、基準線又は基準面を算出するための第１の領域をウェーハ面内に設定し、該第１の領域における基準線又は基準面を算出し、該第１の領域外に評価をしようとする第２の領域を設定し、該基準線又は基準面を該第２の領域まで外挿し、第２の領域の形状と該第２の領域内における該基準線又は基準面との差を解析し、表面特性として算出することを特徴とする。
【００１８】
上記第１の領域の境界線からエッジ部までの範囲に上記第２の領域を設け、該第２の領域内における任意の複数の位置での形状（実測値）とこれらの位置での上記基準線又は基準面（基準値）との差（実測値−基準値）を解析し、この値の最大値（正の最大変位量又は正の最大厚さ差）を表面特性（ハネ）Ａとして算出することを特徴とする。（なお、この表面特性（ハネ）ＡについてはＡパラメータと言う事がある。）
【００１９】
上記第１の領域の境界線からエッジ部までの範囲に上記第２の領域を設け、該第２の領域内における任意の複数の位置での形状（実測値）とこれらの位置での上記基準線又は基準面（基準値）との差（実測値−基準値）を解析し、この値の最小値（負の最大値）を表面特性（ダレ）Ｂとして算出することを特徴とする。（なお、この表面特性（ダレ）ＢについてはＢパラメータと言う事がある。）
【００２０】
本発明のウェーハの形状評価方法の第２の態様は、ウェーハの面内で所定の間隔をおいてウェーハの形状を測定し、この測定されたウェーハ形状より、基準線又は基準面を算出するための第１の領域をウェーハ面内に設定し、第１の領域における基準線又は基準面を算出し、該第１の領域内で、該基準線又は基準面（基準値）と実測値の差（実測値−基準値）を求め、これらの差の標準偏差σを表面特性（うねり）Ｃとして算出することを特徴とする。（なお、この表面特性（うねり）ＣについてはＣパラメータと言う事がある。）
【００２１】
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。
【００２２】
上記ウェーハの中心部よりエッジ部にかけた形状プロファイルを読み込み（つまり、形状プロファイルを求めて）、上記第１の領域内においてウェーハ中心部付近より該第１の領域の境界線までの上記基準線を作成するのが好適である。
【００２３】
上記ウェーハの中心部からエッジ部までの形状プロファイルをウェーハ面内の複数箇所より読み込み、平均した値を用いて表面特性を解析するのが好ましい。
【００２４】
上記ウェーハの中心部からエッジ部までの複数箇所より形状プロファイルを読み込み、それぞれの形状プロファイルから表面特性を解析し、解析した複数の表面特性からその平均値を求めることもできる。
【００２５】
上記ウェーハの中心部よりエッジ部にかけた広範囲なウェーハ面内のデータを読み込み、このデータより基準面を作成するのが好ましい。
【００２６】
従来、ＳＦＱＲ等は２０ｍｍ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事がある。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事ができなかった。
【００２７】
本発明方法では図１に示すようにウェーハ形状の基本的形状から基準線又は基準面を算出するためのグローバル（広範囲）な領域（第１の領域）で基準線又は基準面を作成し、その基準線又は基準面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、又は第１の領域内で使用し、その領域の表面特性を解析するものである。この基準線又は基準面と実際の形状との差をとり、最大値をハネ（図１のＡ）、最小値をダレ（図１のＢ）、第１の領域の粗さのバラツキ（図１のＣ）をうねりとして評価する。本発明のうねりは従来のうねりとは異なる観点から評価・定量化している。
【００２８】
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サイズより大きなエリアであるウェーハの広範囲な特定領域（第１の領域）内で基準線又は基準面を作成し、その第１の領域内における、又はその第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又は基準面を基準にし評価するものである。
【００２９】
評価基準としては、基準面として２次元的にとっても良く、また基準線として直線又は曲線的に取っても良いが、全体的な（グローバルな）ウェーハ形状を代表するような値にすることが必要である。
【００３０】
本発明のウェーハの形状評価装置は、ウェーハの面内で所定の間隔をおいてウェーハの形状を測定する形状測定手段と、該形状測定手段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の中心部よりエッジ部にかけた形状データを読み込み、ウェーハ中心部より任意の領域での基準線又は基準面を計算し、次いで、該基準線又は基準面と任意の位置の差を解析し表面特性として算出する表面特性算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
上記形状測定手段としては、試験台に載置されたウェーハ表面の該試験台表面に対して垂直な方向の変位をウェーハ面内で測定する変位測定手段又はウェーハ保持具に保持されたウェーハの厚さをウェーハ面内で測定する厚さ測定手段が好ましい。本発明装置は本発明方法の実施に好適に用いられる。
【００３２】
本発明のデバイス製造方法は、ウェーハ上に露光機を用いデバイスを形成するにあたり、上記評価方法及び装置により表面特性（ハネ）Ａを算出し、該表面特性（ハネ）Ａが１５０ｎｍ以下のウェーハを用いデバイスを製造することを特徴とする。
【００３３】
このように、露光機を用いるデバイスの製造工程ではウェーハの外周部のハネが特に影響し、上記のような評価法で得られた表面特性（ハネ）Ａの値が小さい方が好ましい、特にＡ＝１５０ｎｍ以下である形状を有するウェーハを用い、露光機を用いてデバイスを製造すると良い。このハネ成分が小さければ好ましいがダレ過ぎていても好ましくないので下限としては−２０ｎｍ程度である。
【００３４】
更に露光機を用いデバイスを形成するにあたり、上記評価方法及び装置により表面特性（ダレ）Ｂを算出し、該表面特性（ダレ）Ｂが−３００ｎｍ以下、特に−３００ｎｍ〜−９００ｎｍ程度のウェーハを用いデバイスを製造する事が好ましい。
【００３５】
露光機で用いるウェーハ形状は外周部にハネがないことが一番重要であるが、更にダレ過ぎていても好ましくない。わずかなダレ程度が好ましい。このように上記のような指標で−３００ｎｍ〜−９００ｎｍ程度、特に−５００ｎｍ〜−６００ｎｍ程度のウェーハであれば、デバイス製造に大変好ましいウェーハである。
【００３６】
本発明のウェーハは、該表面特性（ハネ）Ａが１５０ｎｍ以下、該表面特性（ダレ）Ｂが−３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
つまり、露光機を用いたデバイス工程で用いるウェーハは、表面特性（ハネ）Ａ、表面特性（ダレ）ＢがＡ＝１５０ｎｍ以下、Ｂ＝−３００ｎｍ以下であるウェーハが好ましい。
【００３７】
従来のウェーハでは、このような指標で評価されていなかった事から、その多くのウェーハで外周ダレが多かった。例えば上記Ａパラメータで負の値（−２００ｎｍ以下）及びＢパラメータで−７００ｎｍ以下のものであった。また、ダレを解消した場合、そのウェーハはハネ形状になり易く、上記Ａパラメータで２００ｎｍ以上となっていた。
【００３８】
なお、通常の研磨では上記品質を満たす事が困難であるため、本発明では、ウェーハの外周部を特に注意して研磨して、上記のようなパラメータの範囲であるウェーハを製造する。
【００３９】
その方法としては、種々考えられるが例えば、ワーク周辺部の研磨速度を調節するためにワークより研磨速度が遅い材質からなるコート膜を、周辺部分に形成し研磨する方法や、ワークの保持方法を工夫し、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。
【００４０】
また、１次研磨前のウェーハ径を製品径より大きくし、１次研磨後縮径面取り加工を行うことにより外周部のダレを制御する方法や、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、また全く違った技術として研磨後周辺部のみプラズマエッチングすることにより外周形状を制御する方法等がある。
【００４１】
しかし上記のようにウェーハの製造方法に注意し研磨しても、必ずしも確実に上記Ａ，Ｂパラメータを満たすウェーハは製造できない場合が多い。
【００４２】
従って、デバイスを製造する前に製造したウェーハを選別する。つまり、本発明のウェーハの選別方法は、ウェーハ上に露光機を用いデバイスを形成する為のウェーハを選別する方法であって、前記表面特性（ハネ）Ａを前記評価方法で評価し、該表面特性（ハネ）Ａが１５０ｎｍ以下のウェーハを選択することを特徴とする。
【００４３】
同様に、Ｂパラメータについても評価し選別する。つまりウェーハ上に露光機を用いデバイスを形成する為のウェーハを選別する方法であって、表面特性（ダレ）Ｂを前記評価方法で評価し、該表面特性（ダレ）Ｂが−３００ｎｍ以下のウェーハを選択する。
【００４４】
このようにウェーハ加工工程で研磨されたウェーハを選別する事で、よりデバイス工程に好ましいウェーハを得る事ができ歩留りを更に向上できる。
【００４５】
なお、ナノトポグラフィーといわれるウェーハ表面の微小な凹凸も問題になりつつある。この品質と同様な情報を、本評価法の表面特性（うねり）Ｃを用いても評価する事が可能であり、表面特性（うねり）Ｃを２０ｎｍ以下とすれば、良質な表面状態のウェーハとなる。なお、上記表面特性の値は、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（面取り部を除く）したデータを用い評価した値である。
【００４６】
【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。特にハネやダレといったウェーハ外周部の形状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判定することが出来る。
【００４７】
本発明の評価方法では、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の品質が定量的に評価でき、リソグラフィーやＣＭＰに最適なウェーハ形状を規定することができる。
【００４８】
本発明の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、次工程以降の歩留り向上が図れる。また、これらデータの蓄積によって、製造工程の能力等が容易に把握することが出来ることとなって、安定したウェーハの供給を行うことが出来る。
【００４９】
特に、露光機を用いたデバイス工程では、Ａ，Ｂ，Ｃパラメータが一定の規格内に入っていればデバイス工程での歩留りを大きく向上できることが確認された。従って、Ａ，Ｂ，Ｃパラメータが上記規格に入るようにウェーハを製造、更には選別して、デバイス工程で用いる事によって歩留りを向上できる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るウェーハの形状評価方法及びこの方法を実施する装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００５１】
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。
【００５２】
また、形状評価は、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事が多い。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。測定精度等を考慮に入れると現状では面取り部分Ｗｍより１ｍｍ除外した領域で評価することが好ましい。
【００５３】
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。
【００５４】
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又は基準面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１０ａ又は基準面１０ｂを作成し、その基準線１０ａ又は基準面１０ｂ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の表面特性を解析し、又は第１の領域Ｗ１内で使用し、その領域Ｗ２又はＷ１の表面特性を解析する。
【００５５】
この基準線１０ａ又は基準面１０ｂと実際の形状の差をとり、最大値をハネＡ、最小値をダレＢ、第１の領域Ｗ１の粗さのバラツキＣをうねりとして評価する。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。
【００５６】
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にかけた形状プロファイルを読み込み、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とこの位置での基準線１０ａの値の差を解析し、表面特性として算出する。
【００５７】
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。
【００５８】
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（なるべく広範囲）に設定する事が好ましい。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の位置で基準線や基準面を作成すれば良い。但し、この設定位置はウェーハのサイズ等により任意に変更し、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。
【００５９】
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にかけた形状プロファイルを読み込み、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（実測値）とこの位置での基準線（基準値）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。
【００６０】
また、ウェーハＷの中心部Ｗｃよりエッジ部Ｗｅにかけた形状プロファイルを読み込み、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（実測値）とこの位置での基準線（基準値）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。
【００６１】
更に、ウェーハの中心部Ｗｃよりエッジ部Ｗｅ（面取り部Ｗｍは除く）にかけた形状プロファイルを読み込み、中心部より任意の位置Ｘまでの基準線を計算し、次いで、該基準線（基準値）とウェーハ中心部より任意の位置Ｘまでの形状（実測値）の差を求め、このバラツキを表面特性（うねり）Ｃとして算出する。この表面特性Ｃは、ウェーハ中央部のうねり形状や平坦度を定量的に示すものである。
【００６２】
１次元的な解析でウェーハ全体の評価をするのであれば、図３の点線で示すように複数箇所の放射状の測定位置を対象とし、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）の形状プロファイルをウェーハ面内の前記複数箇所より読み込み平均した値で表面特性を解析してもよい。つまり、ウェーハ面内の複数の形状プロファイルを読み込み、これらの形状プロファイルの平均値（平均形状プロファイル）を予め求め、その平均形状プロファイルから表面特性を解析しても良い。またウェーハ中心部Ｗｃからエッジ部Ｗｅまでの形状プロファイルから表面特性を解析してから、その値の平均値を求めてもよい。このような評価の仕方により、ウェーハのテーパ成分等の余計なノイズを除去する事もできる。ウェーハ面内で４００本程度（１°間隔程度）で放射状に形状プロファイルを解析するとウェーハ全面の情報がより正確に評価できる。
【００６３】
基準面１０ｂを作成しウェーハの形状を評価する方法としては、図４に示すようなウェーハＷの全面を４分割程度の領域に分解し、各領域毎にウェーハ中央部の広範囲な第１の領域Ｗ１ａ、Ｗ１ｂ、Ｗ１ｃ、Ｗ１ｄ（四角でも扇状でもなんでもよい）で基準面を作成し、この基準面と任意の面（評価をしようとする第２の領域Ｗ２ａ、Ｗ２ｂ、Ｗ２ｃ、Ｗ２ｄ、四角でも外周全体でもよく、形状は問わない）との形状の差を解析し、表面特性として算出する。図４では様々な領域の取り方（４パターン）について例示した。また、４分割以外に、図５に示すような短冊状の領域に区切って第１の領域Ｗ１及び第２の領域Ｗ２を設け、形状の差を解析し、表面形状を評価しても良い。
【００６４】
基準線１０ａでの解析と同様に基準面１０ｂを作成し評価する場合でも、ウェーハＷの中心部Ｗｃよりエッジ部Ｗｅにかけた広範囲な第１の領域のデータを読み込み、中心部より任意のエリアまでの基準面を計算し、次いで、ウェーハＷの外周部の評価をしようとする第２の領域で前記基準面１０ｂとの差（任意の位置形状―任意の位置での基準面）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。同様に第２の領域の最小値（通常、負の最大値）を表面特性（ダレ）Ｂとして算出する。更に、ウェーハ中央部の広範囲な第１の領域での粗さの基準面からのバラツキを表面特性（うねり）Ｃとして算出する。
【００６５】
ウェーハ面内における所定の測定間隔は、１ｍｍ間隔以内であることが好ましい。０ｍｍを越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事でより正確な形状を定量化できる。
【００６６】
この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、次工程以降の歩留り向上が図れる。
【００６７】
続いて、上記した解析を行うための評価装置について説明する。図６は、本発明に係るウェーハの形状評価装置の第１の実施形態の要部構成を示す概略説明図である。図６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、解析する装置であって、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等により構成され、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６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。
【００６８】
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）等を備え、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。
【００６９】
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。
【００７０】
前記コンピュータ２８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えている。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，ＣをＣＰＵにて算出する。この表面特性は、特にウェーハ外周部を評価するパラメータである。
【００７１】
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を読み込み、中心部より任意の領域での基準線又は基準面を計算し、次いで、該基準線又は基準面と任意の位置の差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。
【００７２】
図７は、本発明に係るウェーハの形状評価装置の第２の実施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７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事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。
【００７３】
図７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７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。
【００７４】
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事ができる。
【００７５】
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，Ｃを評価する。具体的に基準線又は基準面は、基準を作成すべき領域全点のデータを用い、最小二乗法等にて算出された線又は面である。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。
【００７６】
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，Ｃ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，Ｃ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この表面特性Ａ，Ｂ，Ｃを求める算出式がプログラミングされているソフトウエアである。
【００７７】
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（約１ｍｍ）間隔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（又は基準面）を最小二乗法により作成し、その基準線（基準値）と評価をしようとする第２の領域内での形状（実測値）の差（実測値−基準値）を算出し、そのエリア内での最大値を解析する。
【００７８】
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（約１ｍｍ）間隔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（又は基準面）を最小二乗法により作成し、その基準線（基準値）と評価をしようとする第２の領域内での形状（実測値）の差（実測値−基準値）を算出し、そのエリア内での最小値を解析する。
【００７９】
表面特性Ｃ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（約１ｍｍ）の間隔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（又は基準面）を最小二乗法により作成し、この第１の領域での基準線（基準値）と実測値の差（実測値−基準値）の標準偏差を解析する。
【００８０】
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，Ｃを算出する。
【００８１】
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、従来のウェーハの形状評価よりもより有効な情報を評価することができることとなって、デバイス製造工程等次工程以降の歩留り向上も図れる。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。
【００８２】
なお、シリコンウェーハの形状を評価する際には、上記した表面特性Ａ，Ｂ，Ｃの他、従来のＳＦＱＲ等の平坦度、表面粗さといった他の評価パラメータと組み合わせることにより、より完全なシリコンウェーハの形状評価が出来る。
【００８３】
以下、本発明に係るデバイスの製造方法について添付図面中、図８を参照して詳細に説明する。図８は本発明のデバイスの製造方法の工程順の１例を示すフローチャートである。同図に示されるごとく、本発明のデバイスの製造方法は、大略的に言えば、単結晶製造工程１００、ウェーハ加工工程１０２、ウェーハ選別工程１０４及びデバイス製造工程１０６から構成されている。
【００８４】
上記した半導体集積回路のデバイス製造工程１０６では、シリコンウェーハ等の半導体基板（未処理の半導体基板だけでなく、半導体プロセスの中途にあって加工、処理がすでに施されているものをも含む）に対して、例えば、エッチングあるいはイオン注入等、様々な処理が選択的に施される。
【００８５】
このとき、処理が施される下地層としてのシリコンウェーハ等を選択的に保護するために、紫外線、Ｘ線、電子線等の放射線に対して感性を有する組成物、いわゆる感光性レジスト（以下、「レジスト」と称する）の被膜が、基板の上に形成された後、上記放射線を用いて露光（可視光だけでなく、紫外線、電子線等の放射線に曝すことを広く意味する）を行うことにより、パターンニングされる。すなわち、写真製版工程を通じて、レジストパターンが半導体基板の上に形成される。
【００８６】
最も一般的に用いられているレジストパターンの形成方法は、水銀ランプのｇ線（波長＝４３６ｎｍ）、ｉ線（波長＝３６５ｎｍ）、あるいは、ＫｒＦエキシマレーザ（波長＝２４８ｎｍ）を光源とし、縮小投影露光機（ステッパ）を用いて、露光を行う方法である。このとき、ステッパにはフォトマスクが装着された上で、露光が行われる。フォトマスクは、レチクルとも称され、ガラス基板の上にクロム（Ｃｒ）等の遮蔽膜で、転写すべきパターン（例えば、配線パターン）が、マスクパターンとして描かれたものである。露光の際には、フォトマスクと、既に形成されている半導体基板上の回路パターンとの間で、精密な位置合わせ（重ね合わせ）が行われる。
【００８７】
フォトマスクに描かれたマスクパターンが、光源が発する光（可視光だけでなく、紫外線等も含めて「光」と記載する）により投影され、さらに、投影光線がステッパに備わるレンズを通過する。それによって、マスクパターンが、半導体基板上に塗布されたレジストの上に縮小されて転写される。その後、レジストに対して現像処理が施されることによって、レジストパターンが形成される。レジストにはポジ型とネガ型とがある。ポジ型は被照射部分が現像液に溶解し、未照射部分が溶解しないレジストであり、ネガ型は照射部分が現像液に溶解せず、未照射部分が溶解するレジストである。
【００８８】
このデバイス製造工程１０６では、レジストパターンを形成する工程が、通常２０回〜３０回程度行われる。但し、デバイス製造工程１０６については特に上記例に限定されるものではない。
【００８９】
本発明のデバイス製造方法では、このような露光機を用いたデバイス製造工程１０６で使用されるウェーハを規定したもので、前記したような評価方法で表面特性（ハネ）Ａを算出し、その値が１５０ｎｍ以下のウェーハを用いデバイスを製造する。
【００９０】
露光機を用いるデバイスの製造工程ではウェーハの外周部のハネが特に影響し、上記のような評価法で得られた表面特性（ハネ）Ａの値が小さい方が好ましい、特にＡ＝１５０ｎｍ以下である形状を有するウェーハを用い、露光機を用いデバイスを製造すると良い。
【００９１】
更に表面特性（ダレ）Ｂ値が−３００ｎｍ以下、特に−３００ｎｍ〜−９００ｎｍ、更に好ましくは−５００ｎｍ〜−６００ｎｍに制御されたウェーハを用いる事でデバイス製造の歩留りが向上する。露光機で用いるウェーハ形状は外周部にハネがないことが最も重要であるが、更にダレ過ぎていても好ましくない。わずかなダレ程度が好ましい。上記のような指標で−３００ｎｍ〜−９００ｎｍ程度のウェーハであれば、デバイス製造に大変好ましいウェーハである。
【００９２】
ウェーハの製造方法は特に限定するものではないが、ウェーハの外周部の形状に注意しウェーハ加工する。
【００９３】
具体的なシリコンウェーハの加工方法の一例を示す。先ずチヨクラルスキー（Czochralski；ＣＺ）法等を使用して単結晶インゴットを製造する（単結晶製造工程１００）。この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工される。更に詳しくウェーハ加工工程１０２を示すと、ウェーハの加工工程１０２では内周刃、ワイヤーソー等により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、このウェーハを平坦化するラッピングや平面研削工程、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、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程、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等を有している。上記ウェーハ加工工程１０２は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、工程傾が入れ換えられたり、同じ工程を複数段実施する事もある。
【００９４】
このような、一連のウェーハ加工工程の中で種々の工程についてはどのような方法でも良いが、最終的に得られるウェーハの形状に注意する。従って、特に研磨工程における研磨条件を注意し理想的なウェーハを得る。研磨工程でも種々の加工方法が可能であるが、ウェーハ外周部にかかる圧力や研磨速度を制御し研磨し、ウェーハの形状、特に外周部の形状を制御する。なお、このようなウェーハ加工工程に限るものではなく、本発明で示した評価法で、Ａ，Ｂパラメータが本発明範囲に入る製造方法であれば特に限定されない。
【００９５】
このようにすることで、ウェーハの外周ダレが少なくＡ，ＢパラメータがＡ＝１５０ｎｍ〜−２０ｎｍ、Ｂ＝−３００ｎｍ〜−９００ｎｍ程度のウェーハが高い確率で製造できる。なお、上記表面特性の値は、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（面取り部を除く）したデータを用い評価した値である。
【００９６】
但し、必ずしも上記範囲のウェーハが得られる訳ではないので、本発明のデバイス製造工程１０６に用いるウェーハについて上記の様な評価を行い、ウェーハ選別工程１０４において更にウェーハを選別する。
【００９７】
つまり、図８に示すように、本発明のデバイスの製造方法においては、インゴットを製造する単結晶製造工程１００、鏡面研磨ウェーハを得るためのウェーハ加工工程１０２を経た後に、Ａ，Ｂ，Ｃパラメータによるウェーハの選別工程１０４を実施し、その後デバイス製造工程１０６においてデバイスの製造を行う。なお、本発明の評価方法では、任意の位置Ｘ及びウェーハ形状の測定領域をどこに設定するかで値が変化することもある。露光機を用いたデバイス工程に用いるウェーハ並びにウェーハの選別には、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（面取り部を除く）したデータを用い評価すると安定した評価が行えた。しかし現状のウェーハは高平坦度であり任意の位置Ｘが若干ズレてもそれほど値は変化しない。但し、ウェーハ外周部から１０ｍｍ程度に設定すると得られる値が大きく変化する事が多いので２０ｍｍ程度から中心側に設定した方が好ましい。また、これらはウェーハの直径が異なっても同様であった。ウェーハの直径が異なっても任意の位置Ｘはウェーハ外周部から３０ｍｍ程度の位置に設定することが好ましい。
【００９８】
【実施例】
【００９９】
以下に実施例をあげて本発明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。
【０１００】
（実施例１）
本発明の評価方法で種々の製造工程（６種類）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。
【０１０１】
６種類のウェーハ加工工程（工程Ｓ１〜Ｓ６）は、エッチング工程及び平面研削工程等の工程の条件を変更したものである。デバイス工程での歩留りについては、上記製造工程でＳ５＞Ｓ６＞Ｓ１＞Ｓ４＞Ｓ２＞Ｓ３の順でＳ５が最も良くＳ３のウェーハ加工工程で製造したウェーハが最も悪かった。
【０１０２】
上記デバイス製造工程の歩留りを良くするには、どのような形状が好ましいのかを本発明の評価方法を利用し評価した。解析は、基準線を作成しウェーハの形状評価を行う方法を利用した。ウェーハ面内で４００本の形状プロファイルを解析した。
【０１０３】
それぞれの解析は、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）までの形状プロファイルを読み込み、中心部より（ウェーハ径方向の）任意の位置Ｘ（７０ｍｍ）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。表面特性Ｃは中心部から７０ｍｍまでの広範囲な第１の領域でのバラツキである。
【０１０４】
評価した結果を表１及び図９に示す。これらは、ウェーハ中心部からエッジ部までの形状プロファイルそれぞれで、はじめに表面特性を算出し、その後、放射状に評価した４００本の表面特性の平均値を求めたものである。
【０１０５】
【表１】

【０１０６】
表１を見ると歩留りの悪いＳ３で製造したウェーハは、ダレ成分（本発明評価方法の表面特性Ｂ）は小さく良好なものの、表１及び図９に示すようにハネ成分（本発明評価方法の表面特性Ａ）が他の製造方法で製造したウェーハに比べ著しく悪かった。このように本発明評価方法では、より正確にウェーハの品質を評価している事がわかる。
【０１０７】
このデバイス製造工程ではウェーハ形状のダレよりもハネに影響されやすく、ハネのないウェーハを使用すると歩留りを向上できる事がわかる。また、この実施例では、表１に示した製造工程Ｓ５程度のダレ及びハネの値を持つウェーハが好ましい事がわかる。
【０１０８】
このデバイス工程は露光機を用いた工程であり、露光機を用いたデバイス製造工程に好ましいウェーハとしては、表１より、ハネ成分のないものでＡパラメータが０．１５０μｍ（１５０ｎｍ）以下のものである。０以下であるとハネ成分というより実際はダレの大きな形状になってしまうので、好ましくは−２０ｎｍ〜１５０ｎｍである。ＢパラメータはＡパラメータより露光機の歩留りに対し大きく影響しないが、歩留りを良くするには、Ａパラメータが０．１５０μｍ（１５０ｎｍ）以下で更にＢパラメータが−３００ｎｍ〜−９００ｎｍ、特に−５００ｎｍ〜−６００ｎｍ程度が好ましい。Ｃパラメータについては、２０ｎｍ以下が好ましい。この傾向は様々な露光機において同様であった。
【０１０９】
各デバイス製造工程（更には各処理装置）において、本発明評価方法により最適なダレやハネの範囲を規定する事によりデバイス製造工程毎に好ましいウェーハを製造する事ができる。
【０１１０】
なお、本発明の評価方法は上記実施例１に限定されるものではない。例えば、基準線又は基準面を作成する場合、ウェーハ中心部から任意の位置Ｘまでの範囲のデータで計算しているが、これは必ずしも中心部からの位置でなくても良い。中心部からのデータを用いる方がより正確であるが、通常、ウェーハの中央部分は、たいへん高平坦度に研磨されているため、中心部からある程度ずれていてもよい。
【０１１１】
例えば、８インチウェーハ等では、中心部より２３ｍｍ〜９８．５ｍｍの変位や厚さを測定し、中心部から２３ｍｍの位置を始点とし、それから（任意の位置）７０ｍｍ（ウェーハ外周部から３０ｍｍ）の形状プロファイルで、基準線又は基準面を作成してもほぼ同じ結果が得られた。
【０１１２】
また、上記実施例１では表面特性Ａに主に違いが見られたが、表１に示すように表面特性ＢやＣ及び表面特性Ａと表面特性Ｂの差等を求めウェーハ形状の評価をしたり、これら評価された指標を適宜組み合せウェーハを評価する事でより正確にウェーハの形状を評価できる。鏡面研磨ウェーハを評価することが最も重要であるが、評価対象ウェーハは、鏡面研磨ウェーハに限らず、ラッピング後又はエッチング後、平面研削後等のウェーハ等でも可能である。
【０１１３】
（実施例２）
次に、表１から得られた知見を更に確認するために、Ａ，Ｂ，Ｃパラメータを制御しつつウェーハを製造し、更に本発明の評価方法によりウェーハを選別して、一定の範囲のウェーハを準備した。評価方法は実施例１と同様である。
【０１１４】
つまりウェーハ外周部を制御しながら研磨し、Ａパラメータが−２０ｎｍ〜１５０ｎｍ、更にＢパラメータが−３００ｎｍ〜−９００ｎｍのウェーハを準備し、このウェーハを用いデバイスを製造した。デバイス工程は、様々な工程があるが露光機、特にステッパを用いた工程で実施した。
【０１１５】
ウェーハは先の評価方法で評価した時に、Ａパラメータが８０ｎｍ〜１５０ｎｍで、Ｂパラメータは−４００ｎｍ〜−７００ｎｍであるウェーハ（ウェーハ群ＷＳ１）及び、Ａパラメータが−２０ｎｍ〜８０ｎｍ、Ｂパラメータが−３００ｎｍ〜−８００ｎｍであるウェーハ（ウェーハ群ＷＳ２）を用いた。Ａパラメータについてはどちらも１５０ｎｍ以下であった。なお、Ｃパラメータはすべて２０ｎｍ以下のウェーハである。
【０１１６】
以下にステッパを用いたデバイス製造工程、特にレジストパターン形成工程での製造方法を示す。この例では、まず本発明で選別したウェーハ上に市販のポジ型レジスト５００ｎｍ程度の厚さとなるように塗布し、その後、１００℃で９０秒間のプリベーキングが行われる。それにより液体のポジ型レジストが固化される。
【０１１７】
つぎに、様々なピッチのパターン（例えば、配線パターン）が描かれたレチクル（フォトマスク）を、ＫｒＦエキシマレーザ（波長＝２４８ｎｍ）を光源とするステッパへ装着することにより、露光が行われる。その結果、レチクルに描かれたパターンが、ポジ型レジストへ転写される。
【０１１８】
つづいて、１１０℃で９０秒間、ＰＥＢ（露光後のベーキング；Post Exposure Baking）が行われた後、テトラ・メチル・アンモニウム・ヒドロキシド（ＴＭＡＨ）の２．３８重量％水溶液を用いて、６０秒間の現像が行われる。その結果、レチクルに描かれたパターンに対応したレジストパターンが得られる。このようにステッパを用いたデバイスの製造を行った。
【０１１９】
ステッパを用いたデバイス工程の歩留りとして、レジストパターンのズレ（露光不良）により評価した。パターンズレのあるウェーハを不良品とし歩留りを計算した。ウェーハは１００枚評価した。
【０１２０】
その結果、ＷＳ１のウェーハの歩留りは９９％であった。それに比べ、ＷＳ２のウェーハは若干歩留りは低下し、９５％であった。従来より遥かに歩留りは良かった。
（比較例１）
【０１２１】
ウェーハ（ウェーハ群）ＷＳ３として、Ａパラメータが１５０ｎｍ〜４００ｎｍ、Ｂパラメータは−２００ｎｍ〜−８００ｎｍ、Ｃパラメータは２０ｎｍ以下のウェーハについて、実施例２と同様にデバイスを製造し、その歩留りを確認した。
【０１２２】
その結果、ウェーハＷＳ１，ＷＳ２に比べ、歩留りが５２％と著しく悪くなった。特にウェーハ外周部にパターンズレが多く発生していた。このように特にパラメータＡ（ハネ成分）が大きいウェーハではデバイス工程の歩留りが悪い事がわかる。
【０１２３】
ちなみに、従来からあるウェーハの製造及びＡ，Ｂパラメータによる選別を行わずにデバイスを製造した場合の歩留りは７０％程度である。本発明の規格内に入るウェーハを用いる事により歩留りが大きく向上している事がわかる。
【０１２４】
このようにステッパを用いたデバイス製造工程ではウェーハ形状のダレよりもハネに影響されやすく、ハネのないウェーハを使用すると歩留りを向上できる事がわかる。
【０１２５】
ウェーハ表面のうねり成分であるＣパラメータは、ナノトポグラフィーと大きく関連し２０ｎｍ以下であると良質な表面状態であった。
【０１２６】
【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１次元的な評価領域の１例を示す説明図である。
【図４】 本発明のウェーハの形状評価方法における２次元的な評価領域の１例を示す説明図である。
【図５】 本発明のウェーハの形状評価方法における２次元的な評価領域の他の例を示す説明図である。
【図６】 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説明図である。
【図７】 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。
【図８】 本発明のデバイスの製造方法の工程順の１例を示すフローチャートである。
【図９】 実施例１の種々の製造工程における表面特性Ａの評価結果を示すグラフである。

Claims (24)

1. ウェーハの面内で所定の間隔をおいてウェーハの形状を測定し、この測定されたウェーハ形状より、基準線又は基準面を算出するための第１の領域をウェーハ面内に設定し、該第１の領域における基準線又は基準面を算出し、該第１の領域外に評価をしようとする第２の領域を設定し、該基準線又は基準面を該第２の領域まで外挿し、該第２の領域の形状と該第２の領域内における該基準線又は基準面との差を解析し、表面特性として算出することを特徴とするウェーハの形状評価方法。
2. 前記第１の領域の境界線からエッジ部までの範囲に前記第２の領域を設け、該第２の領域内における任意の複数の位置での形状とこれらの位置での前記基準線又は基準面との差を解析し、この値の最大値を表面特性（ハネ）Ａとして算出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。
3. 前記第１の領域の境界線からエッジ部までの範囲に前記第２の領域を設け、該第２の領域内における任意の複数の位置での形状とこれらの位置での前記基準線又は基準面との差を解析し、この値の最小値を表面特性（ダレ）Ｂとして算出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。
4. 上記ウェーハ面内で所定の間隔をおいて測定するウェーハ形状が、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１〜３のいずれか１項記載のウェーハの形状評価方法。
5. 前記ウェーハの中心部よりエッジ部にかけた形状プロファイルを読み込み、前記第１の領域内においてウェーハ中心部付近より該第１の領域の境界線までの前記基準線を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のウェーハの形状評価方法。
6. 前記ウェーハの中心部からエッジ部までの形状プロファイルをウェーハ面内の複数箇所より読み込み平均した値を用いて表面特性を解析することを持徴とする請求項５記載のウェーハの形状評価方法。
7. 前記ウェーハの中心部からエッジ部までの複数箇所より形状プロファイルを読み込み、それぞれの形状プロファイルから表面特性を解析し、解析した複数の表面特性からその平均値を求めることを特徴とする請求項５記載のウェーハの形状評価方法。
8. 前記第１の領域の基準面は、ウェーハ中心部よりエッジ部にかけたウェーハ面内のデータを読み込み、このデータより算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のウェーハの形状評価方法。
9. ウェーハの面内で所定の間隔をおいてウェーハの形状を測定し、この測定されたウェーハ形状より、基準線又は基準面を算出するための第１の領域をウェーハ面内に設定し、第１の領域における基準線又は基準面を算出し、該第１の領域内で、該基準線又は基準面と実測値の差を求め、これらの差の標準偏差σを表面特性（うねり）Ｃとして算出することを特徴とするウェーハの形状評価方法。
10. 上記ウェーハ面内で所定の間隔をおいて測定するウェーハ形状が、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９記載のウェーハの形状評価方法。
11. 前記ウェーハ中心部よりエッジ部にかけた形状プロファイルを読み込み、前記第１の領域内においてウェーハ中心部より該第１の領域の境界線までの前記基準線を算出することを特徴とする請求項９又は１０記載のウェーハの形状評価方法。
12. 前記ウェーハの中心部からエッジ部までの形状プロファイルをウェーハ面内の複数箇所より読み込み平均した値を用いて表面特性を解析することを特徴とする請求項１１記載のウェーハの形状評価方法。
13. 前記ウェーハの中心部からエッジ部までの複数箇所より形状プロファイルを読み込み、それぞれの形状プロファイルから表面特性を解析し、解析した複数の表面特性からその平均値を求めることを特徴とする請求項１１記載のウェーハの形状評価方法。
14. 前記第１の領域の基準面は、ウェーハ中心部よりエッジ部にかけたウェーハ面内のデータを読み込み、このデータより算出することを特徴とする請求項９又は１０記載のウェーハの形状評価方法。
15. 前記所定の測定間隔は、１ｍｍ間隔以内であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載のウェーハの形状評価方法。
16. ウェーハの面内で所定の間隔をおいてウェーハの形状を測定する形状測定手段と、該形状測定手段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の中心部よりエッジ部にかけた形状データを読み込み、ウェーハ中心部より任意の領域での基準線又は基準面を計算し、次いで、該基準線又は基準面と任意の位置の差を解析し表面特性として算出する表面特性算出手段と、を備えたことを特徴とするウェーハの形状評価装置。
17. 前記形状測定手段が、試験台に載置されたウェーハ表面の該試験台表面に対して垂直な方向の変位をウェーハ面内で測定する変位測定手段であり、前記形状データが変位データであることを特徴とする請求項１６記載のウェーハの形状評価装置。
18. 前記形状測定手段が、ウェーハ保持具に保持されたウェーハの厚さを、ウェーハ面内で測定する厚き測定手段であり、前記形状データが厚さデータであることを特徴とする請求項１６記載のウェーハの形状評価装置。
19. ウェーハ上に露光機を用いデバイスを形成するにあたり、請求項２、４〜８及び１５のいずれか１項に記載した評価方法で評価した時、前記表面特性（ハネ）Ａが１５０ｎｍ以下のウェーハを用いデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方法。
20. ウェーハ上に露光機を用いデバイスを形成するにあたり、更に請求項３〜８及び１５のいずれか１項に記載した評価方法で評価した時、前記表面特性（ダレ）Ｂが−３００ｎｍ以下のウェーハを用いデバイスを製造することを特徴とする請求項１９記載のデバイスの製造方法。
21. ウェーハ上に露光機を用いデバイスを形成するにあたり、更に請求項９〜１５のいずれか１項に記載した評価方法で評価した時、前記表面特性（うねり）Ｃが２０ｎｍ以下のウェーハを用いデバイスを製造することを特徴とする請求項１９又は２０記載のデバイスの製造方法。
22. ウェーハ上に露光機を用いデバイスを形成する為のウェーハを選別する方法であって、請求項２、４〜８及び１５のいずれか１項に記載した評価方法で評価した時、前記表面特性（ハネ）Ａが１５０ｎｍ以下のウェーハを選択することを特徴とするウェーハの選別方法。
23. 更に請求項３〜８及び１５のいずれか１項に記載した評価方法で評価した時、前記表面特性（ダレ）Ｂが−３００ｎｍ以下のウェーハを選択することを特徴とする請求項２２記載のウェーハの選別方法。
24. 更に請求項９〜１５に記載した評価方法で評価した時、前記表面特性（うねり）Ｃが２０ｎｍ以下のウェーハを選択することを特徴とする請求項２２又は２３記載のウェーハの選別方法。

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