JPH11287630A - 半導体基板の表面形状計測装置及び半導体基板の表面形状判定方法 - Google Patents
半導体基板の表面形状計測装置及び半導体基板の表面形状判定方法Info
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- JPH11287630A JPH11287630A JP8777598A JP8777598A JPH11287630A JP H11287630 A JPH11287630 A JP H11287630A JP 8777598 A JP8777598 A JP 8777598A JP 8777598 A JP8777598 A JP 8777598A JP H11287630 A JPH11287630 A JP H11287630A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体基板の表面形状品質をより的確に評価
して次工程以降の生産効率を高めることが可能な表面形
状計測装置及び表面形状判定方法を提供する。 【解決手段】 試験台に載置された半導体基板の試験台
表面に垂直な方向の変位を、水平方向に所定の間隔で測
定する光学式の変位測定装置１（３，４，５）と、前記
変位測定装置１により測定された変位を順次入力して、
測定された一の変位と当該一の変位の直前に測定された
変位との差を前記所定の測定間隔で除した値を１回微分
値として順次算出し、次いで、算出された一の１回微分
値と当該一の１回微分値の直前に算出された１回微分値
との差を前記所定の測定間隔で除した値を２回微分値と
して順次算出した後、前記算出された２回微分値の標準
偏差を平滑度として算出するパーソナルコンピュータ６
と、を備える。
して次工程以降の生産効率を高めることが可能な表面形
状計測装置及び表面形状判定方法を提供する。 【解決手段】 試験台に載置された半導体基板の試験台
表面に垂直な方向の変位を、水平方向に所定の間隔で測
定する光学式の変位測定装置１（３，４，５）と、前記
変位測定装置１により測定された変位を順次入力して、
測定された一の変位と当該一の変位の直前に測定された
変位との差を前記所定の測定間隔で除した値を１回微分
値として順次算出し、次いで、算出された一の１回微分
値と当該一の１回微分値の直前に算出された１回微分値
との差を前記所定の測定間隔で除した値を２回微分値と
して順次算出した後、前記算出された２回微分値の標準
偏差を平滑度として算出するパーソナルコンピュータ６
と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
に代表される半導体基板の表面形状計測装置及び半導体
基板の表面形状判定方法に関する。
に代表される半導体基板の表面形状計測装置及び半導体
基板の表面形状判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体基盤材料として用いられる
シリコンウェーハは、シリコン単結晶インゴットを内周
刃、或いはワイヤーソーによってスライシングすること
により切り出されている。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。
シリコンウェーハは、シリコン単結晶インゴットを内周
刃、或いはワイヤーソーによってスライシングすること
により切り出されている。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。
【０００３】ところで、一口にシリコンウェーハの形状
品質といっても、直径、厚さ、平行度、平坦度、そり、
うねり、表面粗度といった様々なパラメータがあるが、
これらの中で、デバイス製造時における歩留まりに大き
な影響を与えるものが、平坦度、そり、うねりといった
巨視的ラフネスと、表面粗さといった微視的ラフネスで
ある。従来、この巨視的ラフネスの評価方法としては、
例えば、図４に示すボウなどが知られている。
品質といっても、直径、厚さ、平行度、平坦度、そり、
うねり、表面粗度といった様々なパラメータがあるが、
これらの中で、デバイス製造時における歩留まりに大き
な影響を与えるものが、平坦度、そり、うねりといった
巨視的ラフネスと、表面粗さといった微視的ラフネスで
ある。従来、この巨視的ラフネスの評価方法としては、
例えば、図４に示すボウなどが知られている。
【０００４】ボウは、シリコンウェーハ１００を基準点
で支え、基準面からシリコンウェーハ１００の中央面ま
での距離を測定し、次いでシリコンウェーハ１００を裏
返して同様に距離を測定して、（ａ−ｂ）／２で定義さ
れる値である。
で支え、基準面からシリコンウェーハ１００の中央面ま
での距離を測定し、次いでシリコンウェーハ１００を裏
返して同様に距離を測定して、（ａ−ｂ）／２で定義さ
れる値である。
【０００５】また、微視的ラフネスは、例えば、次式で
定義されるＲms（root-mean-squareroughness ）が知ら
れている。
定義されるＲms（root-mean-squareroughness ）が知ら
れている。
【数１】 ここで、 ｎ：測定点数、Ｚｉ ：ｉ番目の測定点の平
均表面レベルからの距離を示す。従来はこのような評価
パラメータを用いて、シリコンウェーハの表面形状品質
の評価を行っていた。
均表面レベルからの距離を示す。従来はこのような評価
パラメータを用いて、シリコンウェーハの表面形状品質
の評価を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スライシン
グ工程に続くラッピング工程においては、図５に示すよ
うに、シリコンウェーハ１００は、互いに平行に保たれ
たラップ定盤１０１，１０１に置かれ、この状態でシリ
コンウェーハ１００の表裏面が削られて微視的ラフネス
となる凹凸層が取り除かれる。このとき、図５（ａ）に
示すような巨視的ラフネスとしての反りがある場合に
は、上下の定盤１０１，１０１に密着させることが出来
るが、図５（ｂ）に示すような微視的ラフネスと巨視的
ラフネスの間の中間的ラフネスがある場合には、ラップ
定盤１０１，１０１とシリコンウェーハ１００の間に隙
間１０２が生じ、ラッピング時の上下方向からの押付力
によってシリコンウェーハ１００が割れてしまったり、
ラッピングでは取りきれなかったりして、歩留まりが低
下するという問題点があった。特に、ワイヤーソーは、
スラリーの磨耗等による影響が内周刃に比べて大きく、
このような中間的ラフネスのバラツキが起こりやすく、
一定レベル以上の品質を維持させることが難しかった。
グ工程に続くラッピング工程においては、図５に示すよ
うに、シリコンウェーハ１００は、互いに平行に保たれ
たラップ定盤１０１，１０１に置かれ、この状態でシリ
コンウェーハ１００の表裏面が削られて微視的ラフネス
となる凹凸層が取り除かれる。このとき、図５（ａ）に
示すような巨視的ラフネスとしての反りがある場合に
は、上下の定盤１０１，１０１に密着させることが出来
るが、図５（ｂ）に示すような微視的ラフネスと巨視的
ラフネスの間の中間的ラフネスがある場合には、ラップ
定盤１０１，１０１とシリコンウェーハ１００の間に隙
間１０２が生じ、ラッピング時の上下方向からの押付力
によってシリコンウェーハ１００が割れてしまったり、
ラッピングでは取りきれなかったりして、歩留まりが低
下するという問題点があった。特に、ワイヤーソーは、
スラリーの磨耗等による影響が内周刃に比べて大きく、
このような中間的ラフネスのバラツキが起こりやすく、
一定レベル以上の品質を維持させることが難しかった。
【０００７】しかしながら、従来は、このような中間的
ラフネスを測定し、定量的に評価しようとする試みはな
されておらず、このような中間的ラフネスについては専
ら人間の官能による判定を行ってきた。
ラフネスを測定し、定量的に評価しようとする試みはな
されておらず、このような中間的ラフネスについては専
ら人間の官能による判定を行ってきた。
【０００８】本発明は、上記事情を鑑みなされたもので
あって、半導体基板の表面形状品質をより的確に評価し
て次工程以降の生産効率を高めることが可能な半導体基
板の表面形状計測装置及び半導体基板の表面形状判定方
法を提供することを目的とする。
あって、半導体基板の表面形状品質をより的確に評価し
て次工程以降の生産効率を高めることが可能な半導体基
板の表面形状計測装置及び半導体基板の表面形状判定方
法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、半導体基板の表面形状計測
装置において、試験台に載置された半導体基板表面の試
験台表面に対して垂直な方向の変位を、水平方向に所定
の間隔で測定する変位測定手段と、前記変位測定手段に
より測定された変位を順次入力して、測定された一の変
位と当該一の変位の直前に測定された変位との差を前記
所定の測定間隔で除した値を１回微分値として順次算出
し、次いで、算出された一の１回微分値と当該一の１回
微分値の直前に算出された１回微分値との差を前記所定
の測定間隔で除した値を２回微分値として順次算出した
後、前記算出された２回微分値の標準偏差を平滑度とし
て算出する平滑度算出手段と、を備えたことを特徴とし
ている。
め、請求項１記載の発明は、半導体基板の表面形状計測
装置において、試験台に載置された半導体基板表面の試
験台表面に対して垂直な方向の変位を、水平方向に所定
の間隔で測定する変位測定手段と、前記変位測定手段に
より測定された変位を順次入力して、測定された一の変
位と当該一の変位の直前に測定された変位との差を前記
所定の測定間隔で除した値を１回微分値として順次算出
し、次いで、算出された一の１回微分値と当該一の１回
微分値の直前に算出された１回微分値との差を前記所定
の測定間隔で除した値を２回微分値として順次算出した
後、前記算出された２回微分値の標準偏差を平滑度とし
て算出する平滑度算出手段と、を備えたことを特徴とし
ている。
【００１０】この請求項１記載の発明によれば、変位測
定手段によって所定の間隔で測定された変位は、平滑度
算出手段によって、１回微分値と２回微分値が順次算出
されるとともに、この２回微分値の標準偏差を算出する
ことにより平滑度が算出される。従って、従来の表面粗
さのような微視的ラフネスと、反りやうねりのような巨
視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを定量的に評価
することが出来ることとなって、このような中間的ラフ
ネスを人間が官能的に判定していた場合に比べて、一定
した基準で確実に判定することが出来る。即ち、平滑度
は、半導体基板の表面の任意領域を曲面と考え、曲面の
勾配の変化率の絶対値のバラツキを示したパラメータで
あって、巨視的ラフネスと微視的ラフネスの中間のラフ
ネスを評価するパラメータとして使用可能であり、この
平滑度を表面形状評価として追加することによって、従
来の表面粗さと反りのみによる半導体基板の表面形状評
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、次工程以降の歩留向上が図れる。また、これらデー
タの蓄積によってスライシングの刃替えのタイミングも
容易に把握することが出来ることとなって、加工精度の
バラツキが大きいワイヤーソーの場合でも表面形状管理
をより確実に行うことが出来る。また、２回微分した値
を用いるので、反りなどの周波数の大きな表面形状の変
化などの外乱の影響を消すことが出来る。
定手段によって所定の間隔で測定された変位は、平滑度
算出手段によって、１回微分値と２回微分値が順次算出
されるとともに、この２回微分値の標準偏差を算出する
ことにより平滑度が算出される。従って、従来の表面粗
さのような微視的ラフネスと、反りやうねりのような巨
視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを定量的に評価
することが出来ることとなって、このような中間的ラフ
ネスを人間が官能的に判定していた場合に比べて、一定
した基準で確実に判定することが出来る。即ち、平滑度
は、半導体基板の表面の任意領域を曲面と考え、曲面の
勾配の変化率の絶対値のバラツキを示したパラメータで
あって、巨視的ラフネスと微視的ラフネスの中間のラフ
ネスを評価するパラメータとして使用可能であり、この
平滑度を表面形状評価として追加することによって、従
来の表面粗さと反りのみによる半導体基板の表面形状評
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、次工程以降の歩留向上が図れる。また、これらデー
タの蓄積によってスライシングの刃替えのタイミングも
容易に把握することが出来ることとなって、加工精度の
バラツキが大きいワイヤーソーの場合でも表面形状管理
をより確実に行うことが出来る。また、２回微分した値
を用いるので、反りなどの周波数の大きな表面形状の変
化などの外乱の影響を消すことが出来る。
【００１１】ここで、変位は、試験台表面から半導体基
板の表面までの垂直方向の距離で定義されるものであ
る。この変位の測定方法は、本発明の測定範囲が広いの
で、触針式の場合、値が振り切れる可能性があるので、
原則として光学式のものを使用するが、特に限定するも
のではない。
板の表面までの垂直方向の距離で定義されるものであ
る。この変位の測定方法は、本発明の測定範囲が広いの
で、触針式の場合、値が振り切れる可能性があるので、
原則として光学式のものを使用するが、特に限定するも
のではない。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体基板の表面形状計測装置において、前記所定の測定
間隔は、前記半導体基板の直径の１／１００〜１／１０
の大きさであることを特徴としている。
導体基板の表面形状計測装置において、前記所定の測定
間隔は、前記半導体基板の直径の１／１００〜１／１０
の大きさであることを特徴としている。
【００１３】この請求項２記載の発明によれば、測定間
隔が１／１００〜１／１０の範囲とされているので、適
正な測定が出来ることとなって、請求項１に示した発明
の効果を確実に得ることが可能となる。ここで、測定間
隔は、半導体基板の大きさによって決定されるものであ
り、実際の値としては、２ｍｍ〜４０ｍｍ程度が適正範
囲である。
隔が１／１００〜１／１０の範囲とされているので、適
正な測定が出来ることとなって、請求項１に示した発明
の効果を確実に得ることが可能となる。ここで、測定間
隔は、半導体基板の大きさによって決定されるものであ
り、実際の値としては、２ｍｍ〜４０ｍｍ程度が適正範
囲である。
【００１４】請求項３記載の発明は、半導体基板の表面
形状判定方法において、試験台に載置された半導体基板
表面の試験台表面に対して垂直な方向の変位を、水平方
向に所定の測定間隔で測定し、次いで、測定された一の
変位と当該一の変位の直前に測定された変位との差を前
記所定の測定間隔で除した値を１回微分値として算出
し、次いで、算出された一の１回微分値と当該一の１回
微分値の直前に算出された１回微分値との差を前記所定
の測定間隔で除した値を２回微分値として算出した後、
前記２回微分値の標準偏差を平滑度として算出し、次い
で、前記平滑度と予め用意された判別値とを比較して所
定の判定を行うことを特徴としている。
形状判定方法において、試験台に載置された半導体基板
表面の試験台表面に対して垂直な方向の変位を、水平方
向に所定の測定間隔で測定し、次いで、測定された一の
変位と当該一の変位の直前に測定された変位との差を前
記所定の測定間隔で除した値を１回微分値として算出
し、次いで、算出された一の１回微分値と当該一の１回
微分値の直前に算出された１回微分値との差を前記所定
の測定間隔で除した値を２回微分値として算出した後、
前記２回微分値の標準偏差を平滑度として算出し、次い
で、前記平滑度と予め用意された判別値とを比較して所
定の判定を行うことを特徴としている。
【００１５】この請求項３記載の発明によれば、試験台
に載置された半導体基板表面の試験台表面に対して垂直
な方向の変位が水平方向に所定の測定間隔で測定され、
次いで、測定された一の変位と当該一の変位の直前に測
定された変位との差を所定の測定間隔で除した値が１回
微分値として算出され、次いで、算出された一の１回微
分値と当該一の１回微分値の直前に算出された１回微分
値との差を前記所定の測定間隔で除した値が２回微分値
として算出された後、２回微分値の標準偏差が平滑度と
して算出され、次いで、平滑度と予め用意された判別値
とが比較されて所定の判定が行われる。従って、従来の
表面粗さのような微視的ラフネスと、反りやうねりのよ
うな巨視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを定量的
に評価することが出来ることとなって、このような中間
的ラフネスを人間が官能的に判定していた場合に比べ
て、一定した基準で確実に判定することが出来るととも
に、これらデータの蓄積によってスライシングの刃替え
のタイミングも容易に把握することが出来る。即ち、平
滑度は、半導体基板の表面の任意領域を曲面と考え、曲
面の勾配の変化率の絶対値のバラツキを示したパラメー
タであって、巨視的ラフネスと微視的ラフネスの中間の
ラフネスを評価するパラメータとして使用可能であり、
この平滑度を利用することによって、従来の半導体基板
の表面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、次工程以降の歩留向上が図れる。
に載置された半導体基板表面の試験台表面に対して垂直
な方向の変位が水平方向に所定の測定間隔で測定され、
次いで、測定された一の変位と当該一の変位の直前に測
定された変位との差を所定の測定間隔で除した値が１回
微分値として算出され、次いで、算出された一の１回微
分値と当該一の１回微分値の直前に算出された１回微分
値との差を前記所定の測定間隔で除した値が２回微分値
として算出された後、２回微分値の標準偏差が平滑度と
して算出され、次いで、平滑度と予め用意された判別値
とが比較されて所定の判定が行われる。従って、従来の
表面粗さのような微視的ラフネスと、反りやうねりのよ
うな巨視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを定量的
に評価することが出来ることとなって、このような中間
的ラフネスを人間が官能的に判定していた場合に比べ
て、一定した基準で確実に判定することが出来るととも
に、これらデータの蓄積によってスライシングの刃替え
のタイミングも容易に把握することが出来る。即ち、平
滑度は、半導体基板の表面の任意領域を曲面と考え、曲
面の勾配の変化率の絶対値のバラツキを示したパラメー
タであって、巨視的ラフネスと微視的ラフネスの中間の
ラフネスを評価するパラメータとして使用可能であり、
この平滑度を利用することによって、従来の半導体基板
の表面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、次工程以降の歩留向上が図れる。
【００１６】請求項４記載の発明は、請求項３記載の半
導体基板の表面形状判定方法において、前記所定の測定
間隔は、前記半導体基板の直径の１／１００〜１／１０
の大きさであることを特徴としている。
導体基板の表面形状判定方法において、前記所定の測定
間隔は、前記半導体基板の直径の１／１００〜１／１０
の大きさであることを特徴としている。
【００１７】この請求項４記載の発明によれば、測定間
隔が１／１００〜１／１０の範囲とされているので、適
正な測定が出来ることとなって、請求項３に示した発明
の効果を確実に得ることが可能となる。
隔が１／１００〜１／１０の範囲とされているので、適
正な測定が出来ることとなって、請求項３に示した発明
の効果を確実に得ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
半導体基板の表面形状計測装置及びこの装置を使用した
半導体基板の表面形状判定方法の実施の形態を詳細に説
明する。図１は、本発明に係る半導体基板の表面形状計
測装置の要部構成を示したブロック図である。図１に示
した表面形状計測装置１は、光学式のものであって、試
験台２と、レーザー発振器３と、自動焦点機構４と、変
位計５と、パーソナルコンピュータ６などにより構成さ
れ、図２に示すように、予め校正された基準点からの距
離のずれ（ｙ）を変位として光学的に測定する。
半導体基板の表面形状計測装置及びこの装置を使用した
半導体基板の表面形状判定方法の実施の形態を詳細に説
明する。図１は、本発明に係る半導体基板の表面形状計
測装置の要部構成を示したブロック図である。図１に示
した表面形状計測装置１は、光学式のものであって、試
験台２と、レーザー発振器３と、自動焦点機構４と、変
位計５と、パーソナルコンピュータ６などにより構成さ
れ、図２に示すように、予め校正された基準点からの距
離のずれ（ｙ）を変位として光学的に測定する。
【００１９】前記試験台２は、非測定対象物であるシリ
コンウェーハ１０を載せる台である。前記レーザー発振
器３は、前記試験台２に載置されたシリコンウェーハ１
０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。前記自動焦点機構４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、前記レーザー発振器
２により照射されたレーザー光のシリコンウェーハ１０
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。前記変位計５は、前記自動焦点機構４
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、前記パーソナルコンピュータ６に入力す
る。
コンウェーハ１０を載せる台である。前記レーザー発振
器３は、前記試験台２に載置されたシリコンウェーハ１
０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。前記自動焦点機構４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、前記レーザー発振器
２により照射されたレーザー光のシリコンウェーハ１０
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。前記変位計５は、前記自動焦点機構４
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、前記パーソナルコンピュータ６に入力す
る。
【００２０】前記パーソナルコンピュータ６は、ＣＰＵ
（Central Processing Unit ）６１、ＲＡＭ（Randum A
ccess Memory）６２、ＲＯＭ（Read Only Memory）６３
などを備えている。そして、前記パーソナルコンピュー
タ６は、前記変位計４から出力された変位データを入力
し、ＲＡＭ６２を作業領域として、ＲＯＭ６３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
変位データから中間的なラフネスである平滑度をＣＰＵ
６１にて算出する。この平滑度は、図５に示したよう
な、シリコンウェーハ１０の表面の微視的なラフネス
と、そりなどの巨視的なラフネスの中間のラフネスを評
価するパラメータであり、前記シリコンウェーハ１０の
表面の任意領域を曲面と考え、曲面の勾配の変化率の絶
対値の標準偏差値をもって定義されるものである。
（Central Processing Unit ）６１、ＲＡＭ（Randum A
ccess Memory）６２、ＲＯＭ（Read Only Memory）６３
などを備えている。そして、前記パーソナルコンピュー
タ６は、前記変位計４から出力された変位データを入力
し、ＲＡＭ６２を作業領域として、ＲＯＭ６３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
変位データから中間的なラフネスである平滑度をＣＰＵ
６１にて算出する。この平滑度は、図５に示したよう
な、シリコンウェーハ１０の表面の微視的なラフネス
と、そりなどの巨視的なラフネスの中間のラフネスを評
価するパラメータであり、前記シリコンウェーハ１０の
表面の任意領域を曲面と考え、曲面の勾配の変化率の絶
対値の標準偏差値をもって定義されるものである。
【００２１】具体的には、平滑度ｓは（１）式〜（３）
式によって算出される。
式によって算出される。
【数２】
【００２２】即ち、図２に示すように、前記変位計５か
ら順次入力される変位データのうち、ｉ＋１番目の変位
データ（ｙi+1 ）と、このｙi+1 の直前のｉ番目の変位
データ（ｙi ）との差を前記所定の測定間隔（ｘi+1 −
ｘi ）で除した値を１回微分値（ｄｙi ）として求め
る。次に、順次算出された前記１回微分値（ｄｙi ）の
うち、ｉ＋１番目の１回微分値（ｄｙi+1 ）と、このｄ
ｙi+1 の直前のｉ番目の変位データ（ｄｙi ）との差を
前記所定の測定間隔（ｘi+1 −ｘi ）で除した値を２回
微分値（ｄ2ｙi）として求める。そして、この２回微分
値（ｄ2ｙi）の標準偏差（ｓ）を求め、この値を平滑度
ｓとしている。
ら順次入力される変位データのうち、ｉ＋１番目の変位
データ（ｙi+1 ）と、このｙi+1 の直前のｉ番目の変位
データ（ｙi ）との差を前記所定の測定間隔（ｘi+1 −
ｘi ）で除した値を１回微分値（ｄｙi ）として求め
る。次に、順次算出された前記１回微分値（ｄｙi ）の
うち、ｉ＋１番目の１回微分値（ｄｙi+1 ）と、このｄ
ｙi+1 の直前のｉ番目の変位データ（ｄｙi ）との差を
前記所定の測定間隔（ｘi+1 −ｘi ）で除した値を２回
微分値（ｄ2ｙi）として求める。そして、この２回微分
値（ｄ2ｙi）の標準偏差（ｓ）を求め、この値を平滑度
ｓとしている。
【００２３】前記算出された平滑度ｓは、予め、設定さ
れた判定値と比較され、平滑度ｓの値が判定値よりも大
きい場合には、不良として判定されるようになってい
る。ここで、平滑度ｓとして、変位の変化を２回微分し
た値を用いるのは、反りなどの周波数の大きな表面形状
の変化などの外乱の影響を消すためである。ここで、変
位データ（ｙi ）を測定する所定の測定間隔（ｘi ）は
半導体基板の大きさによって決定されるものであり、半
導体基板の直径の１／１００〜１／１０の大きさである
ことが望ましい。その理由は、測定間隔を狭く取りすぎ
ると粗さの成分となり、反対に広くしすぎるとうねり
（そり）を表してしまうからである。また、ワイヤソー
を切断したウェーハの表面形状の凹凸の表される周期
（切れ味が悪い時）が今までの経験上、上記の範囲とな
っているためである。具体的には、２ｍｍ〜４０ｍｍ程
度が適正範囲である。
れた判定値と比較され、平滑度ｓの値が判定値よりも大
きい場合には、不良として判定されるようになってい
る。ここで、平滑度ｓとして、変位の変化を２回微分し
た値を用いるのは、反りなどの周波数の大きな表面形状
の変化などの外乱の影響を消すためである。ここで、変
位データ（ｙi ）を測定する所定の測定間隔（ｘi ）は
半導体基板の大きさによって決定されるものであり、半
導体基板の直径の１／１００〜１／１０の大きさである
ことが望ましい。その理由は、測定間隔を狭く取りすぎ
ると粗さの成分となり、反対に広くしすぎるとうねり
（そり）を表してしまうからである。また、ワイヤソー
を切断したウェーハの表面形状の凹凸の表される周期
（切れ味が悪い時）が今までの経験上、上記の範囲とな
っているためである。具体的には、２ｍｍ〜４０ｍｍ程
度が適正範囲である。
【００２４】次に、上記説明した表面形状計測装置１に
より実際に算出した平滑度ｓを用いた表面形状評価につ
いて説明する。図３は、所定のロット時における平滑度
ｓの値と、このときの切断面の表面形状プロファイルを
示した図表である。図３に示した平滑度ｓは、ワイヤー
ソー（図示省略）を用いてシリコン単結晶インゴット
（図示省略）から切り出したシリコンウェーハ１０の切
断方向に５ｍｍ間隔で前記シリコンウェーハ１０の表面
の変位を測定し、次いで、この変位を用い、前記（１）
式による１回微分値を算出し、次いで、この１回微分値
を用い、前記（２）式による２回微分値を算出し、次い
で、この２回微分値の標準偏差を算出して求めた。
より実際に算出した平滑度ｓを用いた表面形状評価につ
いて説明する。図３は、所定のロット時における平滑度
ｓの値と、このときの切断面の表面形状プロファイルを
示した図表である。図３に示した平滑度ｓは、ワイヤー
ソー（図示省略）を用いてシリコン単結晶インゴット
（図示省略）から切り出したシリコンウェーハ１０の切
断方向に５ｍｍ間隔で前記シリコンウェーハ１０の表面
の変位を測定し、次いで、この変位を用い、前記（１）
式による１回微分値を算出し、次いで、この１回微分値
を用い、前記（２）式による２回微分値を算出し、次い
で、この２回微分値の標準偏差を算出して求めた。
【００２５】そして、図３において、例えば、ロットナ
ンバー＃１の場合には、平滑度ｓが約１．０程度であ
り、このときのシリコンウェーハ１０の表面形状プロフ
ァイルは図３に示す通り滑らかである。さらに、同一ワ
イヤーソーでスライシングを行ったロットナンバー＃２
の場合には、平滑度ｓが約３．０程度であり、このとき
のシリコンウェーハ１０の表面形状プロファイルは図３
に示すように、ロットナンバー＃１の表面形状プロファ
イルに比べて多少の凹凸が見られるが、表面形状として
は許容範囲内である。続いて、更に同一ワイヤーソーで
スライシングを行ったロットナンバー＃３の場合には、
平滑度ｓが約６．０程度であり、このときのシリコンウ
ェーハ１０の表面形状プロファイルは、図３に示すよう
に、細かい凹凸（微視的ラフネス）の他に、それよりも
周期の長い中間的ラフネスが見られた。この状態は、ラ
ッピング時に割れる可能性があるレベルである。そし
て、この段階で、ワイヤーソーの刃替えを実施し、ワイ
ヤーソーの刃替え直後のロットナンバー＃４の場合、再
び平滑度ｓは、約１．０程度となって、表面プロファイ
ルも滑らかになった。
ンバー＃１の場合には、平滑度ｓが約１．０程度であ
り、このときのシリコンウェーハ１０の表面形状プロフ
ァイルは図３に示す通り滑らかである。さらに、同一ワ
イヤーソーでスライシングを行ったロットナンバー＃２
の場合には、平滑度ｓが約３．０程度であり、このとき
のシリコンウェーハ１０の表面形状プロファイルは図３
に示すように、ロットナンバー＃１の表面形状プロファ
イルに比べて多少の凹凸が見られるが、表面形状として
は許容範囲内である。続いて、更に同一ワイヤーソーで
スライシングを行ったロットナンバー＃３の場合には、
平滑度ｓが約６．０程度であり、このときのシリコンウ
ェーハ１０の表面形状プロファイルは、図３に示すよう
に、細かい凹凸（微視的ラフネス）の他に、それよりも
周期の長い中間的ラフネスが見られた。この状態は、ラ
ッピング時に割れる可能性があるレベルである。そし
て、この段階で、ワイヤーソーの刃替えを実施し、ワイ
ヤーソーの刃替え直後のロットナンバー＃４の場合、再
び平滑度ｓは、約１．０程度となって、表面プロファイ
ルも滑らかになった。
【００２６】以上説明した本発明に係る表面形状計測装
置１によれば、レーザー光を用いて測定した変位は、パ
ーソナルコンピュータ６によって、１回微分値と２回微
分値が順次算出されるとともに、この２回微分値の標準
偏差を算出することにより平滑度ｓが算出される。従っ
て、従来の変位のような微視的ラフネスと、反りやうね
りのような巨視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを
定量的に評価することが出来ることとなって、このよう
な中間的ラフネスを人間が官能的に判定していた場合に
比べて、一定した基準で確実に判定することが出来る。
また、従来の半導体基板の表面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
歩留向上も図れる。また、これらデータの蓄積によって
スライシングの刃替えのタイミングも容易に把握するこ
とが出来ることとなって、加工精度のバラツキが大きい
ワイヤーソーの場合でも表面形状管理をより確実に行う
ことが出来る。また、この平滑度は、種々の実験データ
の解析用のパラメータとしても活用出来る。
置１によれば、レーザー光を用いて測定した変位は、パ
ーソナルコンピュータ６によって、１回微分値と２回微
分値が順次算出されるとともに、この２回微分値の標準
偏差を算出することにより平滑度ｓが算出される。従っ
て、従来の変位のような微視的ラフネスと、反りやうね
りのような巨視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを
定量的に評価することが出来ることとなって、このよう
な中間的ラフネスを人間が官能的に判定していた場合に
比べて、一定した基準で確実に判定することが出来る。
また、従来の半導体基板の表面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
歩留向上も図れる。また、これらデータの蓄積によって
スライシングの刃替えのタイミングも容易に把握するこ
とが出来ることとなって、加工精度のバラツキが大きい
ワイヤーソーの場合でも表面形状管理をより確実に行う
ことが出来る。また、この平滑度は、種々の実験データ
の解析用のパラメータとしても活用出来る。
【００２７】なお、シリコンウェーハの表面形状を評価
する際には、本平滑度の他、表面粗さやうねりといった
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表面形状評価が出来る。
する際には、本平滑度の他、表面粗さやうねりといった
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表面形状評価が出来る。
【００２８】
【発明の効果】本発明の代表的なものの効果について説
明すれば、変位測定手段によって所定の間隔で測定され
た変位は、平滑度算出手段によって、１回微分値と２回
微分値が順次算出されるとともに、この２回微分値の標
準偏差を算出することにより平滑度が算出されることか
ら、従来の変位のような微視的ラフネスと、反りやうね
りのような巨視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを
定量的に評価することが出来ることとなって、このよう
な中間的ラフネスを人間が官能的に判定していた場合に
比べて、一定した基準で確実に判定することが出来る。
即ち、平滑度は、半導体基板の表面の任意領域を曲面と
考え、曲面の勾配の変化率の絶対値のバラツキを示した
パラメータであって、巨視的ラフネスと微視的ラフネス
の中間のラフネスを評価するパラメータとして使用可能
であり、この平滑度を利用することによって、従来の半
導体基板の表面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、次工程以降の歩留向上が図れ
る。また、これらデータの蓄積によってスライシングの
刃替えのタイミングも容易に把握することが出来ること
となって、加工精度のバラツキが大きいワイヤーソーの
場合でも表面形状管理をより確実に行うことが出来る。
また、２回微分した値を用いるので、反りなどの周波数
の大きな表面形状の変化などの外乱の影響を消すことが
出来る。
明すれば、変位測定手段によって所定の間隔で測定され
た変位は、平滑度算出手段によって、１回微分値と２回
微分値が順次算出されるとともに、この２回微分値の標
準偏差を算出することにより平滑度が算出されることか
ら、従来の変位のような微視的ラフネスと、反りやうね
りのような巨視的ラフネスとの間の中間的なラフネスを
定量的に評価することが出来ることとなって、このよう
な中間的ラフネスを人間が官能的に判定していた場合に
比べて、一定した基準で確実に判定することが出来る。
即ち、平滑度は、半導体基板の表面の任意領域を曲面と
考え、曲面の勾配の変化率の絶対値のバラツキを示した
パラメータであって、巨視的ラフネスと微視的ラフネス
の中間のラフネスを評価するパラメータとして使用可能
であり、この平滑度を利用することによって、従来の半
導体基板の表面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、次工程以降の歩留向上が図れ
る。また、これらデータの蓄積によってスライシングの
刃替えのタイミングも容易に把握することが出来ること
となって、加工精度のバラツキが大きいワイヤーソーの
場合でも表面形状管理をより確実に行うことが出来る。
また、２回微分した値を用いるので、反りなどの周波数
の大きな表面形状の変化などの外乱の影響を消すことが
出来る。
【図１】本発明に係る半導体基板の表面形状計測装置の
要部構成を示したブロック図である。
要部構成を示したブロック図である。
【図２】本発明に係る平滑度を算出する方法を説明する
ための図である。
ための図である。
【図３】所定のロットにおける平滑度と、このときのシ
リコンウェーハ切断面の表面形状プロファイルを示した
図表である。
リコンウェーハ切断面の表面形状プロファイルを示した
図表である。
【図４】従来のボウを算出する方法を説明するための図
である。
である。
【図５】ラッピング時におけるシリコンウェーハの表面
形状の及ぼす影響を模式的に示した図である。
形状の及ぼす影響を模式的に示した図である。
１ 表面形状計測装置 ２ 試験台 ３ レーザー発振器（変位測定手段） ４ 自動焦点機構（変位測定手段） ５ 変位計（変位測定手段） ６ パーソナルコンピュータ（平滑度算出手段） ６１ ＣＰＵ ６２ ＲＡＭ ６３ ＲＯＭ
Claims (4)
- 【請求項１】 試験台に載置された半導体基板表面の試
験台表面に対して垂直な方向の変位を、水平方向に所定
の間隔で測定する変位測定手段と、 前記変位測定手段により測定された変位を順次入力し
て、測定された一の変位と当該一の変位の直前に測定さ
れた変位との差を前記所定の測定間隔で除した値を１回
微分値として順次算出し、次いで、算出された一の１回
微分値と当該一の１回微分値の直前に算出された１回微
分値との差を前記所定の測定間隔で除した値を２回微分
値として順次算出した後、前記２回微分値の標準偏差を
平滑度として算出する平滑度算出手段と、 を備えたことを特徴とする半導体基板の表面形状計測装
置。 - 【請求項２】 前記所定の測定間隔は、前記半導体基板
の直径の１／１００〜１／１０の大きさであることを特
徴とする請求項１記載の半導体基板の表面形状計測装
置。 - 【請求項３】 試験台に載置された半導体基板表面の試
験台表面に対して垂直な方向の変位を、水平方向に所定
の測定間隔で測定し、 次いで、測定された一の変位と当該一の変位の直前に測
定された変位との差を前記所定の測定間隔で除した値を
１回微分値として算出し、 次いで、算出された一の１回微分値と当該一の１回微分
値の直前に算出された１回微分値との差を前記所定の測
定間隔で除した値を２回微分値として算出した後、前記
２回微分値の標準偏差を平滑度として算出し、 次いで、前記平滑度と予め用意された判別値とを比較し
て所定の判定を行うことを特徴とする半導体基板の表面
形状判定方法。 - 【請求項４】 前記所定の測定間隔は、前記半導体基板
の直径の１／１００〜１／１０の大きさであることを特
徴とする請求項３記載の半導体基板の表面形状判定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08777598A JP3884163B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 半導体基板の表面形状計測装置及び半導体基板の表面形状判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08777598A JP3884163B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 半導体基板の表面形状計測装置及び半導体基板の表面形状判定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287630A true JPH11287630A (ja) | 1999-10-19 |
| JP3884163B2 JP3884163B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=13924365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08777598A Expired - Fee Related JP3884163B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 半導体基板の表面形状計測装置及び半導体基板の表面形状判定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3884163B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002041380A1 (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-23 | Shin-Etsu Handotai Co.,Ltd. | Wafer shape evaluating method and device and device producing method, wafer and wafer selecting method |
| WO2003106925A1 (ja) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハの形状評価方法及び形状評価装置 |
| WO2002050893A3 (en) * | 2000-12-19 | 2004-01-08 | Speedfam Ipec Corp | Process for monitoring a process, planarizing a surface, and for quantifying the results of a planarization process |
| WO2006109502A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 半導体ウエーハの評価方法及び評価装置並びに半導体ウエーハの製造方法 |
| JP2007520697A (ja) * | 2003-12-10 | 2007-07-26 | アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド | 高度な粗さ度量衡 |
| JP2009295889A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Sumco Corp | 半導体ウェーハの湾曲判定方法、膜付きウェーハの製造方法 |
| WO2010090914A3 (en) * | 2009-02-03 | 2010-10-07 | Qcept Technologies, Inc. | Patterned wafer inspection system using a non-vibrating contact potential difference sensor |
| US7810383B2 (en) | 2005-04-08 | 2010-10-12 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for evaluating semiconductor wafer, apparatus for evaluating semiconductor wafer, and method for manufacturing semiconductor wafer |
| CN102741650A (zh) * | 2010-01-25 | 2012-10-17 | Soitec公司 | 用于估算多层晶片的非均匀变形的系统和方法 |
| TWI511218B (zh) * | 2011-03-02 | 2015-12-01 | Soitec Silicon On Insulator | 評估多層晶圓之非均勻形變的系統及方法 |
| JP2021072392A (ja) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウェーハの評価方法、半導体ウェーハの選別方法及びデバイスの製造方法 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP08777598A patent/JP3884163B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2003106925A1 (ja) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウエーハの形状評価方法及び形状評価装置 |
| US8340393B2 (en) | 2003-12-10 | 2012-12-25 | Applied Materials Israel Limited | Advanced roughness metrology |
| JP2007520697A (ja) * | 2003-12-10 | 2007-07-26 | アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド | 高度な粗さ度量衡 |
| JP4742048B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2011-08-10 | アプライド マテリアルズ イスラエル リミテッド | 高度な粗さ度量衡 |
| JP2006294774A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体ウエーハの評価方法及び評価装置並びに半導体ウエーハの製造方法 |
| WO2006109502A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-19 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | 半導体ウエーハの評価方法及び評価装置並びに半導体ウエーハの製造方法 |
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| WO2021084939A1 (ja) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | 信越半導体株式会社 | 半導体ウェーハの評価方法、半導体ウェーハの選別方法及びデバイスの製造方法 |
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