JP6443520B1 - 半導体ウェーハの評価方法および該方法を用いた半導体ウェーハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鏡面研磨工程の前に、ラッピング工程起因のナノトポグラフィを評価することができる半導体ウェーハの評価方法および該方法を用いた半導体ウェーハの製造方法を提案する。【解決手段】静電容量方式の形状測定装置を用いて、研磨工程前の半導体ウェーハの表面形状を、半導体ウェーハに力を作用させない状態で測定する形状測定工程（ステップＳ１）と、測定された表面形状から半導体ウェーハの表面のうねり情報を抽出するフィルタリング工程（ステップＳ２）と、抽出されたうねり情報のうち、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向を除いた方向のうねり情報に基づいて、鏡面研磨後の半導体ウェーハの外周部のナノトポグラフィを評価するナノトポグラフィ評価工程（ステップＳ３）とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハの評価方法および該方法を用いた半導体ウェーハの製造方法に関する。

半導体デバイスの基板となる半導体ウェーハとして、シリコンウェーハおよびＧａＡｓ等が知られている。半導体ウェーハは、一般に、半導体インゴットをワイヤーソーによりスライスして薄円板状の半導体ウェーハとするスライス工程と、得られた半導体ウェーハの表面を研磨するラッピング工程と、ラッピング工程後の半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを順次行うことにより得られる。また、必要に応じて、これらの工程の他に、熱処理工程やエッチング工程、ラッピング工程等を加えたり、工程順を入れ換えたりする場合もある。

近年、半導体デバイスの高集積化に伴い、微細なデバイス技術としてＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等のプロセスが採用されている。そのため、回路配線パターンを半導体ウェーハ表面に形成するには、半導体ウェーハ上に、より平坦で均一な厚さを有する絶縁膜を形成することが必要となる。そこで、デバイス形成工程では、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，ＣＭＰ）等により、絶縁膜を平坦化する工程が行われている。

従来は、半導体ウェーハ表面の微小な凹凸であるうねりは、デバイス製造工程に影響を与えなかった。しかし、ＳＴＩでは、ＣＭＰにより凸部が選択的に研磨されるため、上記うねりが原因となって絶縁膜の厚みが不均一になってしまう問題があった。

こうした半導体ウェーハ表面のうねりを評価するパラメータとして、ナノトポグラフィ（Ｎａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ、ＳＥＭＩ Ｍ４３）が用いられている。ナノトポグラフィとは、空間波長成分が約０．２ｍｍから２０ｍｍの半導体ウェーハの表面に存在する凹凸を表す。ナノトポグラフィは、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社やＡＤＥ社等から市販されているナノトポグラフィ測定装置を用いて測定することができる。

ウェーハ製造工程において、半導体ウェーハの表面のナノトポグラフィを悪化させる要因として、スライス工程においてワイヤーソーにより単結晶インゴットをスライスする際にワイヤーの走行方向に発現するうねりや、ラッピング工程において半導体ウェーハの外周部に発現するリング状のうねりが知られている。

ナノトポグラフィ測定装置を用いて、鏡面研磨工程後の半導体ウェーハの表面のナノトポグラフィを測定すると、スライス工程起因のうねりは、図１（ａ）に示すように、切断方向に延びる周期的な帯状のコントラストとして観察される。これに対して、ラッピング工程起因のうねりは、図１（ｂ）に示すように、ウェーハ外周部にリング状のコントラストとして観察される。なお、図１において、黒い部分や逆に白い部分がうねりの大きな領域である。

こうして発現したうねりは、後の鏡面研磨工程で除去することは困難である。従って、鏡面研磨工程の前工程の段階で、半導体ウェーハの表面のナノトポグラフィを評価して、スライス工程やラッピング工程の条件にフィードバックすることが肝要となる。

しかし、現在市販されているナノトポグラフィ測定装置は、いずれも光学式のものであり、半導体ウェーハ表面での照射光の表面反射を利用している。そのため、鏡面研磨工程前の、表面が鏡面化されていない半導体ウェーハについては、ナノトポグラフィを測定することはできない。

そこで、鏡面研磨工程前の半導体ウェーハの表面形状から、鏡面研磨工程後の半導体ウェーハのナノトポグラフィを評価する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、鏡面研磨工程前の半導体ウェーハの断面形状から、半導体ウェーハの厚み方向の中心を基準として半導体ウェーハの反りの変化の傾きの最大値を求め、求めた最大値に基づいて、鏡面研磨工程後の半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィを評価する方法が記載されている。

また、特許文献２には、静電容量式の形状測定装置を用いて、半導体ウェーハの表面変位のＷａｒｐデータを測定し、フィッティングを行うことによって、半導体ウェーハ外周部での加工歪みによるＷａｒｐデータの変化の影響を除外することによって、鏡面研磨工程後の半導体ウェーハ表面のナノトプグラフィーを評価する方法が記載されている。

特開２００９−０２７０９５号公報 特開２０１４−１７３８１号公報

ところで、上記ナノトポグラフィに影響を与えるうねりのうち、スライス工程起因のうねりは、ワイヤーソーによる半導体インゴットの切断によるものであるため、ウェーハ表面全体に亘って発現する。そのため、半導体ウェーハの外周部では、スライス工程起因のうねりと、ラッピング工程起因のうねりとが重ね合わされた状態となっている。

上記特許文献１および２に記載された方法では、半導体ウェーハ外周部に発現するラッピング工程起因のうねりを評価することができず、この点に改善の余地を残していた。

そこで、本発明の目的は、鏡面研磨工程の前に、ラッピング工程起因のナノトポグラフィを評価することができる半導体ウェーハの評価方法および該方法を用いた半導体ウェーハの製造方法を提案することにある。

上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）所定の方法で育成した半導体インゴットをスライスして半導体ウェーハとするスライス工程と、前記半導体ウェーハの表面を研磨するラッピング工程と、該ラッピング工程後の前記半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを行って製造された半導体ウェーハの評価方法であって、
静電容量方式の形状測定装置を用いて、前記鏡面研磨工程前の半導体ウェーハの表面形状を、前記半導体ウェーハに力を作用させない状態で測定する形状測定工程と、
測定された表面形状から前記半導体ウェーハの表面のうねり情報を抽出するフィルタリング工程と、
前記抽出されたうねり情報のうち、前記スライス工程における前記半導体インゴットのスライス方向を除いた方向のうねり情報に基づいて、前記鏡面研磨後の前記半導体ウェーハの外周部のナノトポグラフィを評価するナノトポグラフィ評価工程と、
を備えることを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。

（２）前記ナノトポグラフィ評価工程は、前記スライス工程における前記半導体インゴットのスライス方向に垂直な方向を含む、１１２．５°の中心角の範囲のうねり情報に基づいて行う、前記（１）に記載の半導体ウェーハの評価方法。

（３）前記中心角の範囲が４５°である、前記（２）に記載の半導体ウェーハの評価方法。

（４）前記ナノトポグラフィ評価工程は、前記半導体ウェーハの外周部のＰ−Ｖ値の最大値および最小値に基づいて行う、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。

（５）前記フィルタリング工程において、前記うねり情報は、前記測定された表面形状を二次関数で近似し、前記測定された表面形状から前記二次関数で近似した表面形状を差し引いて求める、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。

（６）前記ナノトポグラフィ評価工程の評価結果に基づいて、前記ラッピング工程の条件を調整するフィードバック工程をさらに備える、前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。

（７）前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。

（８）所定の方法で育成した半導体インゴットをスライスして半導体ウェーハとするスライス工程と、前記半導体ウェーハの表面を研磨するラッピング工程と、該ラッピング工程後の前記半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを備える半導体ウェーハの製造方法において、
前記鏡面研磨工程の前に、請求項１〜７のいずれかの半導体ウェーハの評価方法により、前記半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィを評価し、その評価結果に基づいて、前記ラッピング工程を管理しながら半導体ウェーハを製造することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。

本発明によれば、鏡面研磨工程の前に、ラッピング工程起因のナノトポグラフィを評価することができる。

（ａ）はスライス工程起因のうねりを示す図であり、（ｂ）はラッピング工程起因のうねりを示す図である。 本発明による半導体ウェーハの評価方法のフローチャートを示す図である。 半導体ウェーハの表面形状を測定する８本のラインを示す図である。 静電容量方式の形状測定装置により測定されたシリコンウェーハの表面形状の一例を示す図である。 図３に示した８本のラインに対する、ウェーハ上の位置とＰ−Ｖ値との関係を示す図である。 スライス方向のうねり情報も含めたラッピング工程後のウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示す図である。 スライス方向のうねり情報を除いたラッピング工程後のウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示す図である。 ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示す図であり、（ａ）は発明例１、（ｂ）は発明例２に対するものである。 ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示す図であり、（ａ）は発明例３、（ｂ）は発明例４に対するものである。 ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示す図であり、（ａ）は発明例５、（ｂ）は発明例６に対するものである。 ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示す図であり、（ａ）は発明例７、（ｂ）は従来例に対するものである。 図８のデータから、スライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータを除外した図である。 図９のデータから、スライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータを除外した図である。 図１０のデータから、スライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータを除外した図である。 図１１のデータから、スライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータを除外した図である。

（半導体ウェーハの評価方法）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明による半導体ウェーハの評価方法は、所定の方法で育成した半導体インゴットをスライスして半導体ウェーハとするスライス工程と、半導体ウェーハの表面を研磨するラッピング工程と、該ラッピング工程後の半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを行って製造された半導体ウェーハの評価方法である。

図２は、本発明による半導体ウェーハの評価方法のフローチャートを示している。本発明による半導体ウェーハの評価方法は、静電容量方式の形状測定装置を用いて、鏡面研磨工程前の半導体ウェーハの表面形状を、半導体ウェーハに力を作用させない状態で測定する形状測定工程（ステップＳ１）と、測定された表面形状から半導体ウェーハの表面のうねり情報を抽出するフィルタリング工程（ステップＳ２）と、抽出されたうねり情報のうち、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向を除いた方向のうねり情報に基づいて、半導体ウェーハの外周部のナノトポグラフィを評価するナノトポグラフィ評価工程（ステップＳ３）とを備えることを特徴とする。以下、各工程について説明する。

まず、ステップＳ１において、静電容量方式の形状測定装置を用いて、鏡面研磨工程前の半導体ウェーハの表面形状を、半導体ウェーハに力を作用させない状態で測定する（形状測定工程）。上述のように、スライス工程やラッピング工程後の半導体ウェーハの表面は鏡面化されていないため、光学式の形状計測装置では、半導体ウェーハの表面形状を高精度に測定することができない。

そこで、本発明においては、静電容量方式の形状測定装置を用いて、鏡面研磨工程前の半導体ウェーハの表面形状を測定する。これにより、スライス工程やラッピング工程後の、鏡面化されていない半導体ウェーハについても、高精度に表面形状を測定することができる。

上記半導体ウェーハの表面形状は、半導体ウェーハ表面全体において測定してもよいが、半導体ウェーハの中心を通る幾つかのライン上で測定するのが一般的である。例えば、図３に示すように、中心Ｏを通る中心角２２．５°毎の８つのライン上で半導体ウェーハの表面形状を測定することができる。なお、上記半導体ウェーハの表面形状を測定する際には、半導体ウェーハには、例えば真空吸着等の外部の力を作用させない状態で測定することが肝要である。

次に、ステップＳ２において、測定された表面形状から、半導体ウェーハの表面のうねり情報を抽出する（フィルタリング工程）。図４は、静電容量方式の形状測定装置により測定されたシリコンウェーハの表面形状の一例を示している。この図に示すように、ステップＳ１において測定された半導体ウェーハの表面形状は、ウェーハ表面のうねり情報に加えて、ウェーハ自体の形状プロファイルを含んでいる。そこで、本工程では、測定された表面形状からウェーハ自体の表面形状を除去して、半導体ウェーハ表面のうねり情報を抽出する。

上記うねり情報の抽出は、例えば、測定された半導体ウェーハ自体の表面形状を二次関数で近似し、ステップＳ１において測定された表面形状から、上記二次関数で近似した表面形状を差し引いて求めることができる。また、測定された半導体ウェーハ自体の表面形状を指定した区間単位において一次関数で近似し、ステップＳ１において測定された指定した区間の表面形状から、上記一次関数で近似した表面形状を差し引いて算出することより求めることができる。

また、半導体ウェーハ表面のうねり情報としては、例えばＰ−Ｖ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｖａｌｌｅｙ）値を用いて数値化し算出する方法が一般的に用いられる。Ｐ−Ｖ値は、半導体ウェーハ表面の所定の範囲における最大値と最小値との差異であり、値の絶対値が大きいほどうねりが大きいことを示す。なお、Ｐ−Ｖ値は、鏡面研磨工程前のウェーハにおいても、静電容量式の形状測定装置で測定された表面形状から上記フィルタリング工程にてうねり情報を抽出することにより、算出は可能である。

図５（ａ）は、図３に示した８本のライン上で測定したウェーハ上の位置とＰ−Ｖ値との関係を示している。この図において、ラインＬ１（０°）は、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向に対応する方向であり、ラインＬ５（９０°）は、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向に垂直な方向である。この図から、スライス方向のＰ−Ｖ値は、ウェーハ全体に亘ってうねりを有することが分かる。これに対して、スライス方向に直交する方向のＰ−Ｖ値は、ウェーハ外周部のみにおいてうねりが大きいことが分かる。

続いて、ステップＳ３において、抽出されたうねり情報のうち、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向を除いた方向のうねり情報に基づいて、半導体ウェーハの外周部のナノトポグラフィを評価する（ナノトポグラフィ評価工程）。

上述のように、半導体ウェーハの外周部では、スライス工程起因のうねりと、ラッピング工程起因のうねりとが重ね合わされた状態となっている。そのため、ラッピング工程起因のうねりを検知するためには、スライス工程起因のうねり情報を低減する必要がある。

図５に示したウェーハ上の位置とＰ−Ｖ値との関係を見ると、スライス工程におけるスライス方向に対応するラインＬ１（０°）に対するＰ−Ｖ値は、ウェーハの径方向において振動している。これに対して、スライス方向に直交する方向であるラインＬ５（９０°）のＰ−Ｖ値は、ウェーハ外周部で大きな値を示すものの、ウェーハ外周部以外の領域ではうねりの値は小さい。

本発明者らは、図５の結果、およびスライス工程起因のうねりはスライス方向に対して顕著に観察されることから、スライス方向に対するうねり情報はスライス工程起因のうねりを検出するためのパラメータとして使用できるのではないかと考えた。

また、本発明者らは、ナノトポグラフィの評価においては、通常、上記８方向の全ての情報を足し合わせて行うところ、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向、すなわち図３における、スライス工程起因のうねりを強く反映していると考えられるラインＬ１（０°）上での測定結果を除くことにより、ラッピング工程起因のうねりを検知できるのではないかと考えた。

本発明者らは、上記推測を検証するために、多数枚のシリコンウェーハに対して鏡面研磨工程を行ってナノトポグラフィを測定し、ラッピング工程後のウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を調べた。

図６（ａ）は、スライス方向のうねり情報を含む、図３の８本のライン上で測定された全てのうねり情報から得られた、ラッピング工程後のウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示している。

図６（ａ）において、三角は図１（ａ）のようなスライス工程起因のうねりが顕著であるとナノトポグラフィマップから判断されるシリコンウェーハ、四角は図１（ｂ）のようなラッピング工程起因のうねりが顕著であるとナノトポグラフィマップから判断されるシリコンウェーハ、丸はうねりが顕著でないとナノトポグラフィマップから判断されるシリコンウェーハに関するものである。また、外周Ｐ−Ｖ値は、図３に示した８本のライン上で測定されたＰ−Ｖ値を平均化した値である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の図からスライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータを除外した図を示している。なお、スライス起因のうねりとラッピング工程起因のうねりの両方を含むウェーハは、ラッピング起因のうねりを有するウェーハとして分類されている。

図６（ａ）および（ｂ）から、三角で示したスライス工程起因のうねりと、四角で示したラッピング工程のうねりとが混在しており、図３に示した８本のライン上で測定されたうねり情報を全て足し合わせると、スライス工程起因のうねりとラッピング工程起因のうねりとを区別できず、ラッピング工程起因のうねりを検知できないことが分かる。

図７（ａ）は、スライス方向のうねり情報を除く、図３の８本のラインのうち、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３上で測定されたうねり情報から得られた、ラッピング工程後のウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を示している。図７（ｂ）は、図７（ａ）の図から、スライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータを除外した図を示している。

図７（ａ）および（ｂ）から、スライス工程起因のうねりとラッピング起因のうねりとが分離されており、スライス方向のうねり情報を除くことにより、ウェーハ外周部のＰ−Ｖ値に基づいて、ラッピング工程起因のうねりを検知できることが分かる。また、図７（ｂ）に示すように、ラッピング工程後の半導体ウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後の半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィとが、スライス方向のうねり情報を含めた場合（図６（ｂ））に比べて強く相関していることが分かる。

このように、本発明者は、図５に示したＰ−Ｖ値（うねり情報）のうち、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向のうねり情報を除くことにより、半導体ウェーハ外周部におけるラッピング工程起因のうねりを検知して、鏡面研磨後の半導体ウェーハ外周部のナノトポグラフィを評価できることを見出し、本発明を完成させたのである。

本ナノトポグラフィ評価工程は、スライス工程における半導体インゴットのスライス方向に垂直な方向を含む、１１２．５°の中心角の範囲のうねり情報に基づいて行うことが好ましい。これは、図３に示した例においては、ラインＬ２〜Ｌ７までの測定結果、あるいはラインＬ３〜Ｌ８までの測定結果に基づいて評価することを意味している。実施例に示すように、スライス工程起因のうねりの影響をより良好に除去することができる。より好ましくは、上記中心角の範囲を４５°とする。これは、図３に示した例においては、Ｌ４〜Ｌ６までの測定結果に基づいて評価することを意味している。実施例に示すように、スライス工程起因のうねりと、ラッピング工程起因のうねりとを完全に分離することができる。

また、本発明において、上記ナノトポグラフィ評価工程の評価結果に基づいて、ラッピング工程の条件を調整することによりフィードバックすることが好ましい。これにより、例えば鏡面研磨工程前かつラッピング工程後の半導体ウェーハに対してナノトポグラフィを評価し、ウェーハ外周部にラッピング工程起因のうねりが検出された場合には、ラッピング工程の条件を変更して、上記ラッピング工程起因のうねりが発現しないように対応を行うことができる。

本発明によりナノトポグラフィを評価する半導体ウェーハは特に限定されないが、シリコンウェーハについては好適に評価を行うことができる。

このように、本発明によれば、鏡面研磨工程前のラッピング工程が施された半導体ウェーハ外周部のうねり情報に基づいて、鏡面研磨後の半導体ウェーハ外周部のナノトポグラフィを簡便に評価することができる。

（半導体ウェーハの製造方法）
次に、本発明による半導体ウェーハの製造方法について説明する。本発明による半導体ウェーハの製造方法は、所定の方法で育成した半導体インゴットをスライスして半導体ウェーハとするスライス工程と、半導体ウェーハの表面に研磨を行うラッピング工程と、該ラッピング工程後の半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを備える。

本発明による半導体ウェーハの製造方法は、鏡面研磨工程の前に、上記した本発明による半導体ウェーハの評価方法により、半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィを評価し、その評価結果に基づいて、ラッピング工程を管理しながら半導体ウェーハを製造することを特徴としている。よって、その他の構成については、従来公知の構成を適切に使用することができる。

上述のように、本発明による半導体ウェーハの評価方法により、鏡面研磨工程前の段階で、鏡面研磨後の半導体ウェーハ外周部のナノトポグラフィを評価でき、ラッピング工程起因のうねりを検知することができる。よって、ナノトポグラフィ評価工程において、ウェーハ外周部にラッピング工程起因のうねりが検知された場合には、ラッピング工程起因のうねりが検出されないようにラッピング工程の条件を変更（例えば、キャリア交換や定盤修正、定盤交換等）して、ラッピング工程を管理することにより、ラッピング工程起因のうねりのない半導体ウェーハを製造することができる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。

＜測定１：半導体ウェーハ外周部のうねり情報の評価＞
静電容量方式の形状測定装置（コベルコ科研社製ＳＢＷ−３３０）を用いて、ラッピング工程後のシリコンウェーハ（直径３００ｍｍ）１枚について、図３に示した８本のライン上でウェーハ表面の形状計測を行った。ここで、図３におけるラインＬ１は、スライス工程におけるシリコンインゴットのスライス方法に対応している。得られた表面を二次関数で近似し、ウェーハ自体の表面形状を差し引いて、シリコンウェーハ上のうねり情報を抽出し、図５（ａ）に示したウェーハ上の位置をＰ−Ｖ値との関係を得た。その後、８本のライン上での測定データの全てについて、ウェーハ外周端からウェーハ径方向に３０ｍｍの領域におけるＰ−Ｖ値の最大値および最大値を、図５（ｂ）に示したようにウェーハ径方向の両外周部において測定し、Ｐ−Ｖ値の最大値の平均値および最小値の平均値をそれぞれ求めた。

＜測定２：半導体ウェーハ外周部のナノトポグラフィの評価＞
上記１枚のシリコンウェーハに対して鏡面研磨工程を行った後、ナノトポグラフィ評価装置（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２）を用いて、シリコンウェーハ表面のナノトポグラフィを測定し、１０ｍｍ□のナノトポグラフィの値を算出した。

（発明例１）
上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ５上での測定結果のみに基づいて、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。得られた結果を図８（ａ）に示す。なお、上記Ｐ−Ｖ値は、測定１で求めたＰ−Ｖ値の最大値の平均値および最小値の平均値を絶対値にて比較し、絶対値が大きい値を採用して求めたものである。

（発明例２）
発明例１と同様に、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。ただし、上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ４およびＬ５上での測定結果に基づいて求めた。得られた結果を図８（ｂ）に示す。

（発明例３）
発明例１と同様に、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。ただし、上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ４〜Ｌ６上での測定結果に基づいて求めた。得られた結果を図９（ａ）に示す。

（発明例４）
発明例１と同様に、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。ただし、上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ３〜Ｌ６上での測定結果に基づいて求めた。得られた結果を図９（ｂ）に示す。

（発明例５）
発明例１と同様に、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。ただし、上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ３〜Ｌ７上での測定結果に基づいて求めた。得られた結果を図１０（ａ）に示す。

（発明例６）
発明例１と同様に、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。ただし、上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ２〜Ｌ７上での測定結果に基づいて求めた。得られた結果を図１０（ｂ）に示す。

（発明例７）
発明例１と同様に、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。ただし、上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ２〜Ｌ８上での測定結果に基づいて求めた。得られた結果を図１１（ａ）に示す。

（従来例）
発明例１と同様に、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と鏡面研磨工程後のナノトポグラフィとの関係を求めた。ただし、上記測定１および測定２の結果のうち、ラインＬ１〜Ｌ８上での測定結果の全てに基づいて求めた。得られた結果を図１１（ｂ）に示す。

図１２〜１５は、図８〜１１に示したデータから、スライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータを除外したものであり、図１２は図８に、図１３は図９に、図１４は図１０に、図１５は図１１にそれぞれ対応している。

８本のラインＬ１〜Ｌ８上での測定結果の全てに基づいて評価した従来例を基準に見ると、スライス工程におけるスライス方向に近い方向のライン上での測定データを除外していくと、従来例においては混在していたスライス工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータと、ラッピング工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータとが徐々に分離され、図９（ａ）に示した発明例３については、両者が完全に分離されていることが分かる。この発明例３では、スライス方向に垂直な方向を含む、４５°の中心角の範囲のうねり情報に基づいて評価を行っている。

しかし、スライス方向に近い方向のライン上での測定データをさらに除外していき、ラインＬ５上のみでの測定結果に基づいて評価した発明例１については、スライス起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータと、ラッピング工程起因のうねりを有するシリコンウェーハのデータとがやや混在し、発明例３ほどは両者が分離されないことが分かる。

この結果は、ラインＬ５上での単一の測定結果のみに基づいて評価する場合には、静電容量方式の形状測定器とナノトポグラフィ評価装置において、うねりを抽出するときの指定した区間距離の設定差異等の外乱の影響を受けやすく、ラインＬ５上での測定結果に加えて、ラインＬ５に近い複数のライン（Ｌ４、Ｌ６）上での測定結果も加味して平均化することにより、外乱の影響が低減されたためと考えられる。

また、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のシリコンウェーハ外周部のナノトポグラフィとの相関については、相関係数Ｒ２の値から、ラインＬ１上での測定結果を除外して評価することにより、相関が強くなることが分かる。相関係数Ｒ２が０．６を超える、発明例１〜６については、ラッピング工程後のシリコンウェーハ外周部のＰ−Ｖ値と、鏡面研磨工程後のシリコンウェーハ外周部のナノトポグラフィとが良好に対応できていることが分かる。発明例６では、スライス方向に垂直な方向を含む、１１２．５°の中心角の範囲のうねり情報に基づいて評価を行っている。なお、図１２〜１５では、図８〜１１に比べて相関係数が大きくなっている。これは、図１（ａ）のようなスライス工程起因のうねりが顕著であるとナノトポグラフィマップから判断されるシリコンウェーハのナノトポグラフィ結果を除外したためである。

本発明によれば、鏡面研磨工程の前に、ラッピング工程起因のうねりを、スライス工程起因のうねりの影響を低減して評価することができるため、半導体ウェーハ製造業において有用である。

Claims (8)

1. 所定の方法で育成した半導体インゴットをスライスして半導体ウェーハとするスライス工程と、前記半導体ウェーハの表面を研磨するラッピング工程と、該ラッピング工程後の前記半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを行って製造された半導体ウェーハの評価方法であって、
   静電容量方式の形状測定装置を用いて、前記鏡面研磨工程前の半導体ウェーハの表面形状を、前記半導体ウェーハに力を作用させない状態で測定する形状測定工程と、
   測定された表面形状から前記半導体ウェーハの表面のうねり情報を抽出するフィルタリング工程と、
   前記抽出されたうねり情報のうち、前記スライス工程における前記半導体インゴットのスライス方向を除いた方向のうねり情報に基づいて、前記鏡面研磨後の前記半導体ウェーハの外周部のナノトポグラフィを評価するナノトポグラフィ評価工程と、
   を備えることを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。
2. 前記ナノトポグラフィ評価工程は、前記スライス工程における前記半導体インゴットのスライス方向に垂直な方向を含む、１１２．５°の中心角の範囲のうねり情報に基づいて行う、請求項１に記載の半導体ウェーハの評価方法。
3. 前記中心角の範囲が４５°である、請求項２に記載の半導体ウェーハの評価方法。
4. 前記ナノトポグラフィ評価工程は、前記半導体ウェーハの外周部のＰ−Ｖ値の最大値および最小値に基づいて行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。
5. 前記フィルタリング工程において、前記うねり情報は、前記測定された表面形状を二次関数で近似し、前記測定された表面形状から前記二次関数で近似した表面形状を差し引いて求める、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。
6. 前記ナノトポグラフィ評価工程の評価結果に基づいて、前記ラッピング工程の条件を調整するフィードバック工程をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。
7. 前記半導体ウェーハはシリコンウェーハである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。
8. 所定の方法で育成した半導体インゴットをスライスして半導体ウェーハとするスライス工程と、前記半導体ウェーハの表面を研磨するラッピング工程と、該ラッピング工程後の前記半導体ウェーハの表面を鏡面研磨する鏡面研磨工程とを備える半導体ウェーハの製造方法において、
   前記鏡面研磨工程の前に、請求項１〜７のいずれかの半導体ウェーハの評価方法により、前記半導体ウェーハ表面のナノトポグラフィを評価し、その評価結果に基づいて、前記ラッピング工程を管理しながら半導体ウェーハを製造することを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。