JP4420023B2 - 半導体ウェーハの測定方法、その製造工程の管理方法、及び半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents
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Description
前記うねりは、ナノトポグラフィーというパラメータを用いて表現される。ナノトポグラフィーとは、ウェーハ表面の平坦度を表す指標で、0.1mmから数十mmの空間波長領域における非吸着状態のウェーハ表面のうねりを表す。
この発明は、ウェーハ切断時の表面に形成された歪層とマクロなうねりの成分が、両頭研削工程で除去され、かつウェーハの平坦度が向上すること、その後に両面ラッピングすることで、両頭研削工程で生じた微小な表面のうねりが除去できると開示している。
また、同様に、両頭研削工程で発現するうねりの大きさは、砥石とウェーハの相対位置関係や砥石の切れ味によって変化することがある。
本発明者は、半導体ウェーハの製造方法の最終工程である鏡面研磨工程後の半導体ウェーハで検出されるうねりを、中間工程後の時点で検出したいと考え、該中間工程後のウェーハ、例えば両頭研削工程後のウェーハ等の表面を、静電容量方式の形状測定装置を用いて測定したWarpデータから、長周期の成分と短周期の成分をバンドパスフィルターで除去すれば、前記うねり(ナノトポグラフィー)に関するデータが得られることに想到し、本発明を完成させた。
また、以上のようにして得られた中間工程後のウェーハ表面の形状データから得られるナノトポグラフィーの値が、その後鏡面研磨加工を行った該ウェーハのナノトポグラフィーとほぼ一致することを見出した。
一般的に、静電容量方式の形状測定は、被測定物の厚さを基準として行われている。プローブ1と被測定物(シリコンウェーハ)2が静電容量を形成し、距離Dの変化により静電容量が変化する。静電容量−電圧変換回路で、Dに比例した電圧を出力させて変位を計測する。更に、図3のように変位計のプローブ1を被測定物2の両側に、既知の距離cで固定し、表面変位aおよびbを測定すれば、ウェーハ厚さtは、式t=c−(a+b)で求められる。
長波長側周期50mm以上の波長帯域については、ナノトポグラフィーの測定対象ではない。よって、長波長側周期50mm以上の波長帯域をカットオフするのが好ましい。
外挿方法とは、データの存在しないウェーハ外側の形状を外挿補間することで、図4に示すように、1次補間(Linear)、線対称(Mirror)、点対称(Point)の3種類の補間方法がある。一般的には、線対称が採用されている。
また、このウェーハを両面研磨加工した後に光学式の測定装置Nanomapperで測定したナノトポグラフィーのマップを、図6に示す。
図5の測定結果と図6の測定結果について、相関係数の2乗である寄与率を調査したところ、寄与率0.6という良い相関関係があることがわかった。さらに、図1の測定結果と図6の測定結果について同様に寄与率を調査したところ、寄与率0.7というきわめて良い相関があることがわかった。
一般的に抜き取り測定は、シリコンウェーハの約100〜250枚からなる1ロット(=インゴット単位)について行う。スライス工程後のウェーハの場合は、切断位置K・C・Pの3箇所から抜き取る。両頭研削工程後のウェーハの場合は、25〜50枚につき1〜3枚を抜き取る。上記測定方法を用いてこのウェーハを測定する。
得られた測定結果をもとに、ウェーハの合否基準値を1.5μm以下に設定して、ウェーハの不良判定を行う。上記抜き取り測定の結果、全数が合否基準値を超えた場合、当該ロットは全数不良判定(ロットアウト)とし、当該製造工程へフィードバックする。不良品が発生した場合でも、少なくとも1枚が合格判定された場合は、当該製造工程へのフィードバックと最終検査工程へのフィードフォワードを行う。
例としてスライス工程と両頭研削工程に測定結果をフィードバックする場合について説明する。
スライス工程については基本的に条件を調整することができず、改善のために解析を行うこととなる。不良が発生したスライス号機やワイヤー、メインローラー等の材料を層別解析する。
両頭研削工程については、シフト(ウェーハに対する砥石軸上の砥石位置の調整)とチルト(ウェーハ面に対する砥石面との傾き調整)により基準値に入るまで調整を行う。またウェーハを保持する静圧パッドの左右流量を調整する場合もある。それでも範囲内に調整できないときは、キャリア交換、砥石交換を行う。
製品の要求項目にナノトポグラフィーが設定されている場合、最終工程の鏡面研磨工程後に、Nanomapper等を用いた最終検査工程においてウェーハの全数測定・選別を実施する。製品の要求項目にナノトポグラフィーが設定されていない場合は、1ロットにつき25枚のみを測定し、当該工程へフィードバックを行う。
さらに、ウェーハ品質の良否も鏡面研磨工程以前の中間工程において管理できるので、製品ロスの低減や歩留まりの向上が見込める。
(実施例1)
静電容量方式の形状測定装置を用いてウェーハを測定して得られたWarpデータの処理に際して、最適な短波長側周期1mm以下、長波長側周期50mm以上のカットオフ波長帯域の組み合わせを用いて、本発明の測定方法の有効性を確認する実験を行った。
試料ウェーハとしてCZ法で製造された直径300mmの単結晶シリコンウェーハを用いた。両頭研削工程後のウェーハを静電容量方式の形状測定装置で測定し、得られたWarpデータに前記最適値のバンドパスフィルタリングを施し、ウェーハ断面の測定を行った結果を、図12(a)に示す。その後、該ウェーハを後工程である平面研削工程、エッチング工程、両面研磨工程で順に処理して得られた鏡面ウェーハについて、Nanomapperで同様にウェーハ断面の測定を行った結果を図12(b)に示す。図12(a)および(b)を比較すると、ほぼ同じウェーハ形状を示しており、良好な相関が得られていることが確認できた。
試料ウェーハとしてCZ法で製造された直径300mmの単結晶シリコンウェーハを用いた。25枚の鏡面ウェーハについて、静電容量方式の形状測定装置で測定して得られたWarpデータに前記最適値のバンドパスフィルタリングを施して得られたウェーハ形状と、Nanomapperによる測定で得られたウェーハ形状との比較を行った。図13(a)に示すように、各測定方法により測定したウェーハの中心部形状のPV値を一対一で対応させ、その相関関係を調査して比較した。その結果、図13(b)のように、寄与率0.90と非常に良好な相関が得られた。
Claims (4)
- 半導体ウェーハのナノトポグラフィーを、静電容量方式の形状測定装置を用いて測定し、得られるWarpデータについて、少なくとも短波長側周期1mm以下、及び長波長側周期50mm以上の波長帯域をカットオフしてバンドパスフィルタリングすることを特徴とする半導体ウェーハの測定方法。
- 請求項1に記載の半導体ウェーハの測定方法を用いて、半導体ウェーハの製造工程を経た半導体ウェーハを測定し、該測定の結果に基づいて、前記製造工程を管理することを特徴とする半導体ウェーハの製造工程の管理方法。
- 前記管理の対象となる半導体ウェーハの製造工程を、スライス工程、ラッピング工程、研削工程およびエッチング工程のいずれか1以上の工程とすることを特徴とする請求項2に記載の半導体ウェーハの製造工程の管理方法。
- 請求項2または請求項3に記載の半導体ウェーハの製造工程の管理方法を用いた半導体ウェーハの製造方法。
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