JPH11325882A - ウェーハフラットネスデータ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハの反りの大きさや平坦度などのデー
タを有機的に組み合わせることにより、ウェーハ処理プ
ロセスにおいてウェーハを吸着したときにおける平坦度
を予測できるようにしたウェーハフラットネスデータ処
理方法を提供すること。 【解決手段】 ウェーハを適宜大きさのセルに区分し、
この区分されたセルごとに平坦度と反り量とをそれぞれ
縦軸および横軸にとって、前記平坦度と反り量とを互い
に関連付けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンウェー
ハなどにおける平坦度や反りなどウェーハフラットネス
のデータ処理方法に関する。ここで、ウェーハの平坦度
とは、ウェーハをチャック盤によって吸着させたときに
おけるウェーハの表面の状態を示すものであり、ウェー
ハの反りとは、ウェーハを吸着しない状態（例えば、表
面が平らで水平に保持されたベース板上に単に載置した
自然の状態）におけるウェーハの表面の状態をいうもの
であり、いずれも下記表１に示すような一定の基準のも
とに面の凹凸を表現した高さの値で評価する。

【０００２】

【表１】

【０００３】

【従来の技術】シリコンウェーハは、棒状のシリコン単
結晶から切断、ラップ、エッチング、ポリッシングなど
の製造プロセスを経て製造されるが、これらのプロセス
処理に伴うウェーハへの影響（例えば、製造プロセス中
の応力の発生など）の評価は、従来においては、ウェー
ハの平坦度を単に測定し、この測定結果を、他の測定器
による測定結果と比較することにより行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
前記製造プロセスの一つである露光工程でいえば、平坦
度測定装置における真空チャック板と露光装置における
それとでは互いに異なるため、露光装置における平坦度
がどのようなものであるかが不明であり、必ずしも意味
のある結果を得られるものではなかった。例えば、ウェ
ーハに反りがないときには、ウェーハの表面の平坦度
は、ある程度、チャック盤の面精度に従うことは自明で
あり、これらの検討は意味がない。すなわち、ウェーハ
にある程度以上の反りがあり、吸着によって十分な平坦
度が得られない可能性がある場合に、それらの検討に意
味がでてくる。

【０００５】また、前記平坦度測定は、ウェーハを強制
的に吸着させた状態で測定を行うものであるから、ウェ
ーハ裏面に異物が存在しないようにする工程を必要と
し、そのため、製造プロセス中にウェーハの全数につい
ては行うことは困難であった。

【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ウェーハの反りの大きさや平坦
度などのデータを有機的に組み合わせることにより、ウ
ェーハ処理プロセスにおいてウェーハを吸着したときに
おける平坦度を予測できるようにしたウェーハフラット
ネスデータ処理方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のウェーハフラットネスデータ処理方法
は、ウェーハを適宜大きさのセルに区分し、この区分さ
れたセルごとに平坦度と反り量とをそれぞれ縦軸および
横軸にとって、前記平坦度と反り量とを互いに関連付け
るようにした点に特徴がある。

【０００８】上記ウェーハフラットネスデータ処理方法
によれば、反り量に基づいて、ウェーハ処理プロセスに
おいてウェーハを吸着したときにおける平坦度を予測す
ることができ、製造プロセス中において測定が困難であ
る平坦度を実際の平坦度測定を行うことなく予測でき
る。そして、プロセス中における平坦度の影響を予測す
ることもできる。また、ウェーハに回路パターンを転写
する際における真空吸着の影響や真空吸着の精度を容易
に評価できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、図面を参照
しながら説明する。図１〜図７は、この発明の一つの実
施の形態を示すものである。まず、図１は、この発明の
ウェーハフラットネスデータ処理方法を実施するための
構成を概略的に示すもので、この図１において、１は平
坦度測定装置、２は反り測定装置、３は両測定装置１，
２から入力される平坦度データおよび反りデータを適宜
処理するためのデータ処理部で、例えばパソコンであ
る。

【００１０】そして、前記平坦度測定装置１は、図２に
示すように構成されている。すなわち、４は測定対象で
あるウェーハ５を載置し、これを真空吸着するチャック
盤で、二次元走査機構（図示していない）によってＸ方
向（図２において左右方向）とこれに直交するＹ方向
（図２において紙面に垂直な方向）との二次元方向に移
動するように構成されている。そして、このチャック盤
４の上方には、測定用のレーザ光６を発するレーザ光源
７、レンズ８、ハーフミラー９、コリメータレンズ１
０、参照板１１をこの順に上から下に設けるとともに、
ハーフミラー９によって分割された光路側に光検出部と
してのＣＣＤカメラ１２を設けてなるものである。

【００１１】上記構成の平坦度測定装置１においては、
レーザ光源７からレーザ光６を照射したとき、ＣＣＤカ
メラ１２において生ずる干渉縞を解析することによっ
て、ウェーハ５における平坦度が得られる。

【００１２】また、前記反り測定装置２は、図３および
図４に示すように構成されている。すなわち、図３にお
いて、１３はウェーハ５を単に載置するための水平な保
持ベースで、その上方には、レーザ光１４を発するレー
ザ光源１５、レーザ光１４を平行光にするためのレンズ
１６、図４（Ａ）に示すように、複数の孔１７を方形に
配置したパターン１８が形成されたマスク１９、ハーフ
ミラー２０をこの順に上から下に設けるとともに、ハー
フミラー２０によって分割された光路側に、集光レンズ
２１を介して光検出部としてのＣＣＤカメラ２２を設け
てなるものである。

【００１３】上記構成の反り測定装置２においては、レ
ーザ光源１５を発したレーザ光１４は、レンズ１６を通
過して平行光となり、この平行光はマスク１９の孔１７
を通過し、さらに、ハーフミラー２０を透過してウェー
ハ５の表面に垂直に入射し、ここで反射した光の一部
は、ハーフミラー２０を透過するが、他の光はハーフミ
ラー２０において反射されて、集光レンズ２１を透過し
てＣＣＤカメラ２２に入射する。

【００１４】そして、ウェーハ５が、図３において実線
で示すように平坦（フラット）な場合、ＣＣＤカメラ２
２において得られる像は、図４（Ａ）に示したマスク１
９のパターン１８と同じものが得られるが、ウェーハ５
が、図３において仮想線で示すように、その一部が上方
に撓むなどしてフラットでない場合には、ＣＣＤカメラ
２２において得られる像は、図４（Ｂ）に示すように、
歪んだものとなる。そして、この歪んだ画像における歪
み量を積分することにより、ウェーハ５の反り具合を定
量的に求めることができる。なお、図４（Ｂ）におい
て、符号１７ａは歪んだ孔を示している。

【００１５】なお、図示していないが、平坦度測定装置
１および反り測定装置２には、それぞれ、装置全体を制
御したり、測定データを記憶する機能を有する演算制御
部が設けられており、これらの演算制御部はデータ処理
部としてのパソコン３と信号を授受できるように構成さ
れている。

【００１６】次に、上記構成の装置を用いてウェーハフ
ラットネスデータを処理する手法について、図５〜図７
をも参照しながら説明する。図５は、測定対象であるウ
ェーハ５の一例を示している。このウェーハ５は、適宜
大きさの矩形状（図示例では正方形）の複数の領域（こ
れをセルという）２３に区画されている。

【００１７】まず、ウェーハ５の平坦度を平坦度測定装
置１を用いて測定するに際して、ウェーハ５をチャック
盤４に載置する。このとき、ウェーハ５における各セル
２３の位置は、ウェーハ５のオリエンテーションフラッ
ト２４またはノッチ２５を基準としてデータ処理部３に
記憶される。

【００１８】そして、前記チャック４上のウェーハ５を
真空吸着し、ウェーハ５における各点における面の高さ
を測定し、表１に例示した基準に基づいて各点の高さ
（平坦度データ）を計算で求める。この平坦度データ
は、データ処理部３に送られ、記憶される。

【００１９】次に、前記ウェーハ５を反り量を反り測定
装置２を用いて測定するが、このとき、前記平坦度測定
において記憶しておいた位置データに合うように、ウェ
ーハ５を保持ベース１３上にセットし、前記平坦度測定
を行った各点における反りの高さを測定し、表１に例示
した基準に基づいて各点の高さ（反りデータ）を計算で
求める。この反りデータは、データ処理部３に送られ、
記憶される。

【００２０】図６は、前記基準として「表面基準」のう
ちの最小自乗平面基準を採用した場合を説明するための
図で、この例では、一つのセル２３ＡにおけるＧＦＬＲ
（最大値−最小値）の求め方を示しており、この図にお
いて、２６はセル２３における最小自乗平面、Ｐ₁ ，Ｐ
₂ はそれぞれ最小自乗平面２６に対するプラス側最大値
を示す点、マイナス側最小値を示す点である。

【００２１】そして、前記各セル２３におけるローカル
スロープ（ＬＳ）を求める。一般に、平坦度は反りに比
べて面の歪みが小さいが、前記ＬＳで平坦度を表すと
き、一つ一つの凹凸より全体の反り（曲がり）の方がＬ
Ｓの値に反映される。セル２３の幅は一定であるから、
ＬＳが各セル２３における反りの曲率の大きさを反映し
ていることとなる。

【００２２】図７は、反りを有するウェーハ５における
反り量と平坦度との関係を示すもので、この図におい
て、横軸は反り量を、縦軸は平坦度を示している。そし
て、横軸において右方へいくほど反りが大きくなり、ま
た、縦軸において上方へいくほど平坦度が悪くなる。そ
して、この図７は、前記平坦度測定と反り測定とにおい
て得られた同じ地点の平坦度データと反りデータとを対
応するようにして、それぞれ縦軸、横軸にプロットする
ことによって得られる。

【００２３】前記図７により、ウェーハ５の曲率と高さ
の状態から、チャック盤４にウェーハ５を吸着した際、
ウェーハ５の平坦度にどの様に影響するかを推測するこ
とができる。

【００２４】すなわち、平坦度測定装置１に比べて、よ
り簡易に測定を行うことができる反り測定装置２の測定
結果に基づいて、例えば露光工程でのチャック盤上にお
けるウェーハ５の表面の凹凸の状態を推測することがで
きる。

【００２５】また、ウェーハ５は、その各種の製造工程
においてチャックされるが、上記したデータを用いるこ
とにより、ウェーハ５を吸着したときの平坦度を予測す
ることができ、それらのプロセス中における平坦度の影
響を予測することも可能になる。例えば、ウェーハ５へ
の回路パターンを転写する際における真空吸着の影響や
真空吸着の精度を容易に評価することができる。

【００２６】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、例えば、ウェーハ５の平坦度や反り量を
測定するときに用いる基準としては、表１に掲げた各種
の基準を適宜用いてもよく、また、これ以外の基準を用
いることもできる。

【００２７】また、平坦度や反り量を測定する装置とし
ては、上記例示した装置１，２以外のものを用いてもよ
いことはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】この発明のウェーハフラットネスデータ
処理方法においては、ウェーハに関する平坦度と反り量
とを有機的に関連づけるようにしているので、ウェーハ
処理プロセスにおいてウェーハを吸着したときにおける
平坦度を予測できるようになり、ウェーハの平坦度を実
際に測定する必要がなくなり、ウェーハの製造工程にお
ける煩雑な平坦度測定工程を省略または大幅に少なくす
ることができる。

【００２９】そして、上記ウェーハフラットネスデータ
処理方法を有効に利用することにより、品質に優れたウ
ェーハを大量にしかも安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のウェーハフラットネスデータ処理方
法を実施するための構成を概略的に示す図である。

【図２】平坦度測定装置の一例を概略的に示す図であ
る。

【図３】反り測定装置の一例を概略的に示す図である。

【図４】前記反り測定装置の動作を説明するための図で
ある。

【図５】ウェーハの一例を示す平面図である。

【図６】平坦度測定を説明するための図である。

【図７】反り量と平坦度との関係の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

５…ウェーハ、２３…セル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハを適宜大きさのセルに区分し、
   この区分されたセルごとに平坦度と反り量とをそれぞれ
   縦軸および横軸にとって、前記平坦度と反りとを互いに
   関連付けるようにしたことを特徴とするウェーハフラッ
   トネスデータ処理方法。