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特表2024-534046フロントエンド処理されたウェハの形状測定基準を用いて半導体ウェハを処理するためのシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-18
(54)【発明の名称】フロントエンド処理されたウェハの形状測定基準を用いて半導体ウェハを処理するためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20240910BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240910BHJP
G01B 21/08 20060101ALI20240910BHJP
G01B 21/20 20060101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 P
H01L21/304 622S
G01B21/08
G01B21/20 F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024509126
(86)(22)【出願日】2022-08-09
(85)【翻訳文提出日】2024-04-12
(86)【国際出願番号】 US2022039785
(87)【国際公開番号】W WO2023022898
(87)【国際公開日】2023-02-23
(31)【優先権主張番号】63/260,295
(32)【優先日】2021-08-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＰＹＴＨＯＮ
(71)【出願人】
【識別番号】518112516
【氏名又は名称】グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＧｌｏｂａｌＷａｆｅｒｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100184343
【弁理士】
【氏名又は名称】川崎 茂雄
(74)【代理人】
【識別番号】100112911
【弁理士】
【氏名又は名称】中野 晴夫
(74)【代理人】
【識別番号】100224627
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 稔
(72)【発明者】
【氏名】チュウ，ヨン シン
(72)【発明者】
【氏名】チョウ，イェン－チュン
(72)【発明者】
【氏名】ヤン，ヤウ－チン
(72)【発明者】
【氏名】ホン，ジン ロゥ
(72)【発明者】
【氏名】リン，シャン－ホイ
【テーマコード（参考）】
2F069
4M106
5F057
【Ｆターム（参考）】
2F069AA46
2F069AA61
2F069BB15
2F069DD16
2F069DD19
2F069GG04
2F069GG06
2F069GG07
2F069HH30
2F069JJ07
2F069NN17
2F069NN26
4M106AA01
4M106CA24
4M106DJ19
4M106DJ20
4M106DJ27
5F057AA03
5F057BA12
5F057DA01
5F057GB02
5F057GB14
5F057GB16
(57)【要約】
半導体ウェハを処理する方法は、フロントエンド処理ツールにより処理された半導体ウェハの表面から測定データを取得することを含む。本方法は、測定データに基づいてウェハの中心平面を決定し、未加工形状プロファイルを生成し、理想形状プロファイルを生成することを含む。本方法は、未加工形状プロファイルおよび理想形状プロファイルに基づいてＧａｐｉプロファイルを生成し、Ｇａｐｉプロファイルに基づいて半導体ウェハのＧａｐｉ値を算出することをさらに含む。生成されたＧａｐｉプロファイルおよび／または算出されたＧａｐｉ値は、フロントエンド処理ツールの調整および／または研磨用半導体ウェハの選別に用いられてもよい。システムは、少なくとも、フロントエンド処理ツール、平坦度検査ツール、およびコンピューティング装置を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体ウェハを処理する方法であって、前記方法は、
フロントエンド処理ツールにより処理された第１半導体ウェハを提供し、
前記第１半導体ウェハの表面に沿った走査線から測定データを取得し、ここで、各走査線の前記測定データは、厚みプロファイルと表面プロファイルとを含み、
前記走査線の前記測定データに基づいて前記ウェハの中心平面を決定し、
各走査線に対して、前記走査線の前記測定データおよび前記ウェハの前記中心平面に基づいて、未加工形状プロファイルを生成し、
各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルの多項回帰に基づいて理想形状プロファイルを生成し、
各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルおよび前記理想形状プロファイルに基づいてＧａｐｉプロファイルを生成し、
前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルに基づいて前記第１半導体ウェハのＧａｐｉ値を算出し、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定し、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が前記予め決定された閾値内にない場合、
前記第１半導体ウェハの前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルの少なくとも１つに基づいて前記フロントエンド処理ツールを調整し、
前記調整されたフロントエンド処理ツールを用いて第２半導体ウェハを処理し、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が前記予め決定された閾値内にある場合、前記第１半導体ウェハを研磨用に選別する
ことを備える、方法。
【請求項2】
前記ウェハの前記中心平面を決定することは、前記走査線の前記測定データの回帰分析に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記回帰分析は、最小二乗フィッティングを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
各走査線の前記未加工形状プロファイルは、各走査線の前記理想形状プロファイルを生成する前に、移動平均により平滑化される、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
各走査線の前記理想形状プロファイルを生成することは、前記未加工形状プロファイルの二次多項回帰に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルと前記理想形状プロファイルとを比較することにより、差分形状プロファイルを生成し、各走査線に対して、前記走査線の方向に沿った前記差分形状プロファイルの変動に基づいて重み付け形状プロファイルを生成する
ことをさらに備え、
各走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルは、前記差分形状プロファイルと前記重み付けプロファイルに基づいて生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記重み付け形状プロファイルは、前記差分形状プロファイルの形状変動および勾配変化の少なくとも１つに基づいて生成され、前記形状変動および前記勾配変化のそれぞれは、前記走査線の前記方向に沿って定義された移動ウィンドウ内で決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記フロントエンド処理ツールは、ワイヤソー、ラッピングツール、および研削ツールから構成される群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値は、前記Ｇａｐｉプロファイルの二乗平均平方根値に基づいて算出される、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記Ｇａｐｉ二乗平均平方根値に対する前記予め決定された閾値は、６以下である、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第２半導体ウェハは、前記第１半導体ウェハと同一のウェハである、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
半導体ウェハを処理するためのシステムであって、前記システムは、
半導体ウェハのフロントエンド処理のためのフロントエンド処理ツールと、
前記フロントエンド処理されたウェハの表面に沿った走査線から測定データを取得するための平坦度検査ツールと、ここで、各走査線の前記測定データは、厚みプロファイルと表面プロファイルとを含み、
前記平坦度検査ツールと、前記フロントエンド処理ツールとに接続されたコンピューティング装置と
を備え、
前記コンピューティング装置は、
前記平坦度検査ツールから前記走査線の前記測定データを受け取り、
前記走査線の前記測定データに基づいて前記ウェハの中心平面を決定し、
各走査線に対して、前記走査線の前記測定データおよび前記ウェハの前記中心平面に基づいて、未加工形状プロファイルを生成し、
各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルの多項回帰に基づいて理想形状プロファイルを生成し、
各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルおよび前記理想形状プロファイルに基づいてＧａｐｉプロファイルを生成し、
前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉ値を算出し、
前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定し、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が前記予め決定された閾値内にない場合、前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルの少なくとも１つに基づいて前記フロントエンド処理ツールを修正する
ように構成されている、システム。
【請求項13】
前記コンピューティング装置は、前記ウェハの前記中心平面を、前記走査線の前記測定データの回帰分析に基づいて決定するように構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記回帰分析は、最小二乗フィッティングを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記コンピューティング装置は、各走査線の前記理想形状プロファイルを生成する前に、各走査線の前記未加工形状プロファイルを、移動平均により平滑化するように構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項16】
前記コンピューティング装置は、前記未加工形状プロファイルの二次多項解析に基づいて、各走査線の前記理想形状プロファイルを生成するように構成されている請求項１２に記載のシステム。
【請求項17】
前記コンピューティング装置は、各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルと前記理想形状プロファイルとを比較することにより、差分形状プロファイルを生成し、
各走査線に対して、前記走査線の方向に沿った前記差分形状プロファイルの変動に基づいて重み付け形状プロファイルを生成する
ようにさらに構成されており、
各走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルは、前記差分形状プロファイルと前記重み付けプロファイルに基づいて生成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項18】
前記フロントエンド処理ツールは、ワイヤソー、ラッピングツール、および研削ツールから構成される群から選択される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項19】
前記コンピューティング装置は、前記Ｇａｐｉプロファイルの二乗平均平方根値に基づいて前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉ値を算出するようにさらに構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項20】
前記Ｇａｐｉ二乗平均平方根値に対する前記予め決定された閾値は、６以下である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
半導体ウェハを処理する方法であって、前記方法は、
フロントエンド処理ツールにより処理された第１半導体ウェハを提供し、
前記第１半導体ウェハのエッジプロファイルの測定データを取得し、
前記測定データに基づいてエッジプロファイル中心点を決定し、
前記測定データおよび前記エッジプロファイル中心点に基づいて未加工高さプロファイルを生成し、
前記未加工高さプロファイルの多項回帰に基づいて理想エッジプロファイルを生成し、
前記未加工高さプロファイルおよび前記理想エッジプロファイルに基づいて前記第１半導体ウェハのＧａｐｉエッジプロファイルを生成し、
前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記第１半導体ウェハのＧａｐｉエッジ値を算出し、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定し、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が前記予め決定された閾値内にない場合、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理ツールを調整し、
前記調整されたフロントエンド処理ツールを用いて第２半導体ウェハを処理し、
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が前記予め決定された閾値内にある場合、前記第１半導体ウェハを研磨用に選別する
ことを備える、方法。
【請求項22】
前記エッジプロファイル中心点を決定することは、単純化アルゴリズムを適用して、前記エッジプロファイル測定データを、３つの点を含む単純化された曲線に変換することを含み、前記エッジプロファイル中心点は、前記３つの点の中央の点である、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記単純化アルゴリズムは、反復端点フィットアルゴリズムである、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記未加工高さプロファイルを生成することは、前記エッジプロファイル中心点の両側で同数の未加工高さ点を抽出することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項25】
前記理想高さプロファイルを生成することは、前記未加工高さプロファイルの前記三次多項フィッティングに基づく、請求項２１に記載の方法。
【請求項26】
前記未加工高さプロファイルと前記理想高さプロファイルとを比較することにより、差分エッジプロファイルを生成し、前記エッジプロファイルの方向に沿った前記差分エッジプロファイルの変動に基づいて重み付けプロファイルを生成する、
ことをさらに備え、
前記Ｇａｐｉエッジプロファイルは、前記差分エッジプロファイルと前記重み付けプロファイルに基づいて生成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項27】
前記重み付けプロファイルは、前記差分エッジプロファイルの形状変動および勾配変化の少なくとも１つに基づいて生成され、前記形状変動および前記勾配変化のそれぞれは、前記エッジプロファイルの前記方向に沿って定義された移動ウィンドウ内で決定される、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記フロントエンド処理ツールは、ワイヤソー、ラッピングツール、および研削ツールから構成される群から選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項29】
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値は、前記Ｇａｐｉエッジプロファイルの二乗平均平方根値に基づいて算出される、請求項２１に記載の方法。
【請求項30】
前記Ｇａｐｉエッジ二乗平均平方根値に対する前記予め決定された閾値は、１０以下である、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値は、前記Ｇａｐｉエッジプロファイルの最大値に基づいて算出される、請求項２１に記載の方法。
【請求項32】
前記Ｇａｐｉエッジ最大値に対する前記予め決定された閾値は、９０以下である、請求項３１に記載の方法。
【請求項33】
前記第２半導体ウェハは、前記第１半導体ウェハと同一のウェハである、請求項２１に記載の方法。
【請求項34】
半導体ウェハを処理するためのシステムであって、前記システムは、
半導体ウェハのフロントエンド処理のためのフロントエンド処理ツールと、
前記フロントエンド処理されたウェハのエッジプロファイルの測定データを取得するための平坦度検査ツールと、
前記平坦度検査ツールと、前記フロントエンド処理ツールとに接続されたコンピューティング装置と
を備え、
前記コンピューティング装置は、
前記平坦度検査ツールから前記測定データを受け取り、
前記測定データに基づいてエッジプロファイル中心点を決定し、
前記測定データおよび前記エッジプロファイル中心点に基づいて、未加工高さプロファイルを生成し、
前記未加工高さプロファイルの多項回帰に基づいて理想エッジプロファイルを生成し、
前記未加工高さプロファイルおよび前記理想エッジプロファイルに基づいてＧａｐｉエッジプロファイルを生成し、
前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉエッジ値を算出し、
前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定し、
前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が前記予め決定された閾値内にない場合、前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理ツールを修正する
ように構成されている、システム。
【請求項35】
前記コンピューティング装置は、反復端点フィットアルゴリズムを適用して、前記エッジプロファイル測定データを、３つの点を含む単純化された曲線に変換することにより、前記エッジプロファイル中心点を決定するように構成されており、前記エッジプロファイル中心点は、前記３つの点の中央の点である、請求項３４に記載のシステム。
【請求項36】
前記コンピューティング装置は、前記エッジプロファイル中心点の両側で同数の未加工高さ点を抽出することにより、未加工高さプロファイルを生成するように構成されている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項37】
前記コンピューティング装置は、前記未加工高さプロファイルの三次多項フィッティングに基づいて前記理想高さプロファイルを生成するように構成されている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項38】
前記コンピューティング装置は、前記未加工高さプロファイルと前記理想高さプロファイルとを比較することにより、差分エッジプロファイルを生成し、
前記エッジプロファイルの方向に沿った前記差分エッジプロファイルの形状変動および勾配変化の少なくとも１つに基づいて重み付けプロファイルを生成し、ここで、前記形状変動および前記勾配変化のそれぞれは、前記エッジプロファイルの前記方向に沿って定義された移動ウィンドウ内で決定される
ようにさらに構成されており、
前記Ｇａｐｉエッジプロファイルは、前記差分エッジプロファイルと前記重み付けプロファイルに基づいて生成される、請求項３４に記載のシステム。
【請求項39】
前記コンピューティング装置は、前記Ｇａｐｉエッジプロファイルの二乗平均平方根値に基づいて前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値を算出するように構成されており、前記Ｇａｐｉエッジ二乗平均平方根値に対する前記予め決定された閾値は、１０以下である、請求項３４に記載のシステム。
【請求項40】
前記コンピューティング装置は、前記Ｇａｐｉエッジプロファイルの最大値に基づいて前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値を算出するように更に構成されており、前記Ｇａｐｉエッジ最大値に対する前記予め決定された閾値は、９０以下である、請求項３４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
この出願は、２０２１年８月１６日に出願された米国仮特許出願６３／２６０２９５号に基づく優先権を主張する。なお、優先権の基礎とした出願の開示は、全体として参照により本出願に組み込まれる。
この出願は、２０２１年８月１６日に出願された米国仮特許出願６３／２６０２９５号に基づく優先権を主張する。なお、優先権の基礎とした出願の開示は、全体として参照により本出願に組み込まれる。
【0002】
本開示は、概して、半導体ウェハの処理に関し、より詳細には、フロントエンド処理されたウェハの測定基準を用いて半導体ウェハを処理するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0003】
半導体ウェハは、通常、回路が印刷された集積回路（ＩＣ）チップの製造に使用される。回路は、多段階の製造処理においてウェハの表面上に小型化された同一集積回路（「ダイ（ｄｉｅ）」）として印刷される。具体的には、処理は、電子ビームリソグラフィまたはフォトリソグラフィ処理ステップ（「リソグラフィ」）および化学的または物理的処理ステップ（例えば、化学機械研磨、エッチング、またはパッシベーション）の様々な段階を含む。各段階において、新たなパターン層がウェハの表面に追加されるか、既存の層が修正される。層の正確な位置合わせ（「重ね合わせ」）が、チップの最終性能にとって重要である。
【0004】
チップ製造業者は、重ね合わせ誤差を低減または排除し、各ウェハから最大数のチップを確実に製造するために、極めて平坦で平行な表面を有するウェハを必要とする。ウェハは、まず、適切な材料（例えば、シリコン）の単結晶インゴットから取得される。ウェハは、例えば、ワイヤソーを用いてインゴットから切り分けられてもよい。未加工ウェハの表面は、その後、研削ツール、ラッピングツール、またはエッチングツールなどの追加のフロントエンド処理ツールを用いて、予備的な平坦化およびエッチングが施される。面取りツールを用いてエッジが研削および／または丸められてもよい。表面は、その後、研磨されて、滑らかで高反射性の鏡面ウェハ表面が製造される。
【0005】
従来の計測ツールは、リソグラフィの前に、研磨されたウェハが形状（例えば、形状および／または平坦度）の仕様を満たすかを判定するために使用されることがある。形状は、チャックされていない状態でのウェハ形状の長波長成分であり、ウェハの中央面のベストフィット中央基準表面に対する偏差として定義される。これは、ベストフィット平面からの正負の最大偏差の和である曲がり、およびウェハの中心での表面とベストフィット平面との間の距離である反りなどの大域的なパラメータで特徴付けられる。平坦度は、基準平面に対するウェハ厚みの変動である。これは、理想的な平坦な後面からのウェハ厚みの最大変動（ＧＢＩＲ）などの大域的なパラメータ、またはサイトの平坦度、前面基準面、最小二乗基準平面、範囲（ＳＦＱＲ）などの局所的パラメータによって特徴付けられることができる。
【0006】
既存のウェハ測定基準では、これらの測定は、製造処理の早い段階（第１のパターン層の間）での重ね合わせ誤差を予測するためのみに十分である。より多くの層がウェハ上に形成されると、弾性変形が生じ、ウェハの形状が変化することがある。重ね合わせ誤差は、ウェハの面内歪みおよび面外歪みにより特徴付けられることができる。パターン化ウェハ形状測定システム（ＫＬＡテンコール社により製造されたシステムなど）は、パターニングステップ間のこれらの歪みを測定し、重ね合わせ誤差を考慮するためにウェハ測定基準を提供することができる。しかしながら、これらの既存のシステムは、研磨された表面を必要とする高精度検査ツールを使用し、製造処理の少なくとも一部が開始された後に測定を行う。フロントエンド処理されたウェハの平坦度検査測定値を用いて、製造前のウェハ歪みの予測指標を提供する解決策は存在しない。
【0007】
この背景技術のセクションは、以下に説明および／またはクレームされる本開示の様々な態様に関連し得る技術の様々な態様を読者に紹介することを意図している。この議論は、本開示の様々な態様をより理解するための背景情報を読者に提供する上で有用であると考えられる。したがって、これらの記述は、この観点で読まれるべきであり、先行技術を認めるものではないことを理解されたい。
【発明の概要】
【0008】
一態様では、半導体ウェハを処理する方法は、フロントエンド処理ツールにより処理された第１半導体ウェハを提供し、前記第１半導体ウェハの表面に沿った走査線から測定データを取得することを含む。各走査線の前記測定データは、厚みプロファイルと表面プロファイルとを含む。本方法は、前記走査線の前記測定データに基づいて前記ウェハの中心平面を決定し、各走査線に対して、前記走査線の前記測定データおよび前記ウェハの前記中心平面に基づいて、未加工形状プロファイルを生成し、各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルの多項回帰に基づいて理想形状プロファイルを生成することを含む。本方法は、各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルおよび前記理想形状プロファイルに基づいてＧａｐｉプロファイルを生成し、前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルに基づいて前記第１半導体ウェハのＧａｐｉ値を算出することをさらに含む。本方法は、前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定することを含む。前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が前記予め決定された閾値内にない場合、本方法は、記第１半導体ウェハの前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルの少なくとも１つに基づいて前記フロントエンド処理ツールを調整し、前記調整されたフロントエンド処理ツールを用いて第２半導体ウェハを処理することを含む。前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が前記予め決定された閾値内にある場合、本方法は、前記第１半導体ウェハを研磨用に選別することを含む。
【0009】
他の態様では、半導体ウェハを処理するためのシステムは、半導体ウェハのフロントエンド処理のためのフロントエンド処理ツールと、前記フロントエンド処理されたウェハの表面に沿った走査線から測定データを取得するための平坦度検査ツールとを含む。各走査線の前記測定データは、厚みプロファイルと表面プロファイルとを含む。本システムは、前記平坦度検査ツールと、前記フロントエンド処理ツールとに接続されたコンピューティング装置を含む。前記コンピューティング装置は、前記平坦度検査ツールから前記走査線の前記測定データを受け取り、前記走査線の前記測定データに基づいて前記ウェハの中心平面を決定し、各走査線に対して、前記走査線の前記測定データおよび前記ウェハの前記中心平面に基づいて、未加工形状プロファイルを生成し、各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルの多項回帰に基づいて理想形状プロファイルを生成するように構成されている。前記コンピューティング装置は、各走査線に対して、前記未加工形状プロファイルおよび前記理想形状プロファイルに基づいてＧａｐｉプロファイルを生成し、前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉ値を算出し、前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定するように構成されている。前記コンピューティング装置は、前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉ値が前記予め決定された閾値内にない場合、前記走査線の前記Ｇａｐｉプロファイルの少なくとも１つに基づいて前記フロントエンド処理ツールを修正するように構成されている。
【0010】
さらに他の態様では、半導体ウェハを処理する方法は、フロントエンド処理ツールにより処理された第１半導体ウェハを提供し、前記第１半導体ウェハのエッジプロファイルの測定データを取得することを含む。本方法は、前記測定データに基づいてエッジプロファイル中心点を決定し、前記測定データおよび前記エッジプロファイル中心点に基づいて未加工高さプロファイルを生成し、前記未加工高さプロファイルの多項回帰に基づいて理想エッジプロファイルを生成することを含む。本方法は、前記未加工高さプロファイルおよび前記理想エッジプロファイルに基づいて前記第１半導体ウェハのＧａｐｉエッジプロファイルを生成し、前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記第１半導体ウェハのＧａｐｉエッジ値を算出し、前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定することを含む。前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が前記予め決定された閾値内にない場合、本方法は、前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理ツールを調整し、前記調整されたフロントエンド処理ツールを用いて第２半導体ウェハを処理することを含む。前記第１半導体ウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が前記予め決定された閾値内にある場合、本方法は、前記第１半導体ウェハを研磨用に選別することを含む。
【0011】
さらに他の態様では、半導体ウェハを処理するためのシステムは、半導体ウェハのフロントエンド処理のためのフロントエンド処理ツールと、前記フロントエンド処理されたウェハのエッジプロファイルの測定データを取得するための平坦度検査ツールとを含む。本システムは、前記平坦度検査ツールと、前記フロントエンド処理ツールとに接続されたコンピューティング装置を含む。前記コンピューティング装置は、前記平坦度検査ツールから前記測定データを受け取り、前記測定データに基づいてエッジプロファイル中心点を決定し、前記測定データおよび前記エッジプロファイル中心点に基づいて、未加工高さプロファイルを生成し、前記未加工高さプロファイルの多項回帰に基づいて理想エッジプロファイルを生成するように構成されている。前記コンピューティング装置は、前記未加工高さプロファイルおよび前記理想エッジプロファイルに基づいてＧａｐｉエッジプロファイルを生成し、前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉエッジ値を算出し、前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が予め決定された閾値内にあるか否かを判定するように構成されている。前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジ値が前記予め決定された閾値内にない場合、前記コンピューティング装置は、前記フロントエンド処理されたウェハの前記Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて前記フロントエンド処理ツールを修正するように構成されている。
【0012】
上述した態様に関連して記載された特徴には、様々な改良が存在する。同様に、更なる特徴が、上述した態様に組み込まれてもよい。これらの改良および追加の特徴は、個別に存在してもよく、任意の組み合わせで存在してもよい。例えば、図示された実施形態のいずれかに関連して後述される様々な特徴は、上述した態様のいずれかに、単独または任意の組み合わせで、組み込まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
例示的なシステムおよび方法は、半導体ウェハの測定データから生成および／または算出されたＧａｐｉウェハ形状測定基準を使用する。一般的に、および本開示の実施形態において、適切な半導体ウェハ（「ウェハ」または「シリコンウェハ」としても言及する場合がある）は、例えば、チョクラルスキー法またはフロートゾーン法により形成されたインゴットからウェハを切り分けることで得られる基板ウェハなどの単結晶シリコンウェハを含む。各半導体ウェハは、中心軸と、前面と、前面に平行な後面とを含む。表面および後面は、一般に中心軸に対して垂直である。表面および後面は、周縁により結合されている。半導体ウェハは、例えば、直径２００ｍｍのウェハ、直径３００ｍｍのウェハ、直径３００ｍｍを超えるウェハ、または直径４５０ｍｍのウェハを含む、当業者が使用するために適した任意の直径であってもよい。
【0015】
Ｇａｐｉ測定基準は、面内歪み（ＩＰＤ）予測指標として使用されてもよく、予測された面内歪みと、期待されるバックエンド歩留まりとの間の相関関係に基づいて半導体ウェハを選別するために使用されてもよい。Ｇａｐｉ測定基準は、好適には、フロントエンド処理された半導体ウェハの測定データから生成および／または算出されてもよいが、他の用途で使用されてもよい。Ｇａｐｉ測定基準は、フロントエンド処理ツールの調整に利用されてもよく、そうでなければ、さらなる処理に適用可能なＧａｐｉ測定基準を有するウェハの選別に利用されてもよい。
【0016】
図１は、半導体ウェハを処理するための従来の一般的な処理フロー１００を示す。ステップ１０２において、フロントエンド処理されたウェハがさらなる処理のために提供される。本明細書で使用される「フロントエンド処理された」とは、フロントエンド処理ツールにより処理されたウェハであり、例えば、半導体材料（例えば、シリコン）の単結晶インゴットから切り分けられたウェハを含む。フロントエンド処理されたウェハは、一方または両方の表面がエッチング、ラップ、または研磨されてもよく、および／またはエッジが丸められてもよい。フロントエンド処理ツールの例には、ワイヤソー、ラッピングツール、研削ツール、面取りツール、およびエッチングツールが含まれる。
【0017】
ステップ１０２で提供されたフロントエンド処理されたウェハの表面状態は、依然として比較的粗く、特に平坦な表面が求められるリソグラフィ処理に一般的に適していない。ステップ１０４では、フロントエンド処理されたウェハが研磨される。ステップ１０４での研磨操作は、中間研磨操作および／または仕上げ研磨操作であってもよい。中間研磨操作では、フロントエンド処理されたウェハの前面が研磨され、平坦度が向上され、取り扱い傷が除去される。仕上げ研磨操作では、ウェハの前面が仕上げ研磨され、前面から微細なまたは「マイクロ」傷が除去され、高反射率で損傷のないウェハの前面が製造される。本明細書で使用される「インプロセス（in-process）」は、中間研磨および／または仕上げ研磨された前面を有し、選択的には、以下に述べるように１または複数のパターニング処理ステップを経たウェハである。ステップ１０４での研磨の後、および選択的には追加のパターニング処理ステップの後、高精度検査ツール（例えば、ＫＬＡ・テンコール社により製造されたＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ ２または２＋ベアウェハ形状測定システム）が使用されて、インプロセスウェハの形状および平坦度、並びにナノトポグラフィなどの他のパラメータを決定されることがある。これらの測定値から、ステップ１０６において従来の測定基準を使用して、少なくとも最初のパターニングステップでの重ね合わせ誤差を予測してもよい。
【0018】
ステップ１０８では、リソグラフィおよび他の化学的および／または機械的処理（例えば、化学機械研磨、エッチング、パッシベーション、拡散など）を含む一連のパターニング処理ステップが実行されて、ウェハ上に集積回路（「ダイ」）が形成される。例えば、フォトマスクレジストパターン、酸化層、および金属層を含み得る様々な層がウェハに堆積される。表面上に形成された各層は、不均一な固有応力を有することがあり、その結果、ウェハ形状の弾性変形（例えば、ＩＰＤ）を生じさせる。重ね合わせ誤差による製品歩留まりへの影響を軽減するために、ステップ１０６および１０８は、順次繰り返されてもよく、これにより、リソグラフィツールを調整することによってインプロセス重ね合わせ誤差が修正される。しかしながら、（１０ｎｍ以下など）リソグラフィパターンの設計ルールが縮小し続けると、重ね合わせ誤差のインプロセス制御は、より困難になる。修正不可能な重ね合わせ誤差は、リソグラフィツールによって修正動作が取られない場合に発生する。その結果、ウェハグレーディングステップ１１０において、高品質のウェハのバックエンド歩留まりが低下する。
【0019】
図２を参照すると、重ね合わせおよび処理制御が改善された半導体ウェハを処理するための例示的かつ一般的なフロー２００が示されている。処理１００で上述したステップ１０２と類似のステップ２０２においてウェハが提供される。フロントエンド処理されたウェハのグレーディングがウェハのさらなる処理および／または製造の前に実行される追加の処理ステップ２０４がプロセス２００に含まれる。例えば、フロントエンドウェハグレーディングステップ２０４は、ウェハ研磨ステップ２０８の前、および／またはパターニングおよび層形成ステップ２１２の前に実行されてもよい。ステップ２０４では、本明細書でより詳細に記載するＧａｐｉ測定基準などのウェハ測定基準が、フロントエンド処理されたウェハの形状および／または平坦度に基づいて決定される。ウェハは、その後、この測定基準に基づいてステップ２０６において選別される。例えば、ウェハは、測定基準に基づいて望ましい仕様から外れていると判定され、ステップ２０６において、廃棄されるか、さらなるフロントエンド処理のために識別されてもよい。ウェハが望ましい仕様を満たすと判定された場合、ウェハは、例えば研磨ステップ２０８からさらに処理されてもよい。望ましい仕様は、例えば、相関するバックエンド歩留まりに基づく、ウェハ処理中の予測ＩＰＤの許容レベルであってもよい。
【0020】
プロセス２００の１つの利点は、ウェハグレーディングが特定の不可逆の処理ステップが起こる前に実行されることである。ステップ２０６で選別された仕様外のウェハは、フロントエンド処理ツールを使用したさらなる処理により救済され、ウェハ測定基準を望ましい仕様内に収めてもよい。例えば、ラッピングまたは研削処理を、繰り返して、ウェハの形状および／または平坦度を調整してもよい。追加的に、ウェハ処理の早い段階で、仕様外ウェハを識別することにより、ウェハグレーディングステップ２１４において処理されたウェハのバックエンド歩留まりの向上を達成することができる。これにより、最終的に形成される高品質グレードのダイの量が増加し、製造中に発生する修正不可能な重ね合わせ誤差に関連するコストを削減することができる。また、さらに処理されるウェハが予測ＩＰＤについて入念に検査されているため、インプロセス重ね合わせ制御の必要性を低減または排除することができる。この点において、ステップ２１０での重ね合わせ制御およびステップ２１２でのウェハパターニングとの間のより効率的なシーケンシングが実現される。
【0021】
図３から図８を参照すると、フロントエンド処理されたウェハ３００についてＧａｐｉ測定基準を決定するための方法の例が記載されている。図８は、Ｇａｐｉ測定基準を決定するための処理フロー４００を示している。ステップ４０２では、形状測定ツール（本明細書では平坦度検査ツールとしても言及される）が使用されて、フロントエンド処理されたウェハ３００（図３から図６参照）から測定データが取得される。適切な形状測定ツールの例には、コベルコＳＢＷシリーズツール、コベルコＬＧＷシリーズツール、コベルコＬＳＷシリーズツールが含まれる。形状測定ツールは、好適には、静電容量プローブまたは干渉計を使用して、ウェハ３００の一方または両方の表面に沿った点の表面高さおよび厚みを含む、一方または両方の表面の測定データを取得する。一例では、形状測定ツールは、コベルコＳＢＷ－３３０ツールである。
【0022】
図３から図５に示すように、形状測定ツールは、ウェハ３００（図３および図４）の表面３０４（例えば、前面）を横切って延びた直径線３０２（本明細書において走査線３０２または走査直径線３０２としても言及される）に沿って走査することにより、またはウェハ３００の表面３０４の螺旋状の走査（図５）により、測定データを取得することができる。形状測定ツールは、４つの直径線３０２（図３に示す）または８つの直径線３０２（図４に示す）など、２以上の直径線３０２を走査することにより、測定データを取得してもよい。測定されるウェハ３００は、チャックされていない（すなわち、自立している）状態であってもよい。
【0023】
形状測定ツールにより取得された測定データは、ウェハ３００の表面プロファイルを含む。各表面プロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿って配置された表面３０４（図６参照）上の点における表面高さを計測することにより、走査直径線３０２に沿って取得される。例えば、各表面プロファイルは、それぞれ対応する直径線３０２に沿った１００を超える点、２００を超える点、または２９０を超える点で測定された表面高さを含んでもよい。各点は、表面３０４の中心３０６からの距離（ミリメートル、ｍｍ）として測定される、表面３０４を横切って延びた直径線３０２に沿った位置を有する。各点で測定された表面高さは、Ｈｎ（ｘ）として表され、ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６から点までの相対距離（ｍｍ）である。表面高さは、基準高さ、つまりＨｒｅｆ＝０からの距離として決定される。各直径線３０２に沿って走査することにより取得される表面プロファイルは、それぞれ対応する直径線３０２に沿った点で測定される表面高さの範囲を含む。一実施形態では、表面プロファイルは、ウェハ３００の表面３０４（例えば、前面）のみに沿って直径線３０２を走査することにより取得される。他の実施形態では、表面プロファイルは、ウェハ３００の表面３０４および表面３０８（すなわち、前面および後面）（図６に示す）の両方に沿って直径線３０２を走査することにより取得される。
【0024】
形状測定ツールにより取得された測定データは、ウェハ３００の厚みプロファイルを含む。各厚みプロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った点で厚みを測定することにより走査直径線３０２に沿って取得される。各直径線３０２に沿った各点での厚みは、当該点と、ウェハ３００の他の表面３０８上での同一の位置での対応する点との間の距離として測定される。したがって、厚みは、表面３０４上の点の表面高さＨｎ（ｘ）と、表面３０８上の対応する点の表面高さとにより決定することができる。直径線３０２に沿った各点での厚みは、Ｔｎ（ｘ）として表されてもよく、ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）である。各直径線３０２に沿って走査することにより取得された厚みプロファイルは、それぞれ対応する直径線３０２に沿った点で測定された厚み値の範囲を含む。
【0025】
図８を参照すると、ステップ４０４では、ウェハ３００の中心平面ＣＰ（図６に示す）が、直径線３０２に沿って走査することにより取得された厚みプロファイルと表面プロファイルとに基づいて決定される。中心平面ＣＰは、ウェハ３００の厚み平面ＴＰ（図６に示す）に基づいてもよい。厚み平面ＴＰは、ウェハ３００の前面３０４と後面３０８との間に位置している。一例では、厚み平面ＴＰは、走査直径線３０２に沿った各点において、表面高さＨｎ（ｘ）に厚みＴｎ（ｘ）の２分の１を加えたものとしてマッピングされる。この点に関して、厚み平面ＴＰは、ウェハ３００の表面３０４，３０８に沿った走査線３０２のそれぞれの測定点に対応する点を含む。中心平面ＣＰは、最小二乗ベストフィット、移動平均、または多項フィットにより、厚み平面ＴＰに沿った点の回帰分析に基づいて決定されてもよい。一例の実施形態では、中心平面ＣＰは、厚み平面ＴＰに沿った点の最小二乗ベストフィットにより決定される。
【0026】
図６は、前面３０４および後面３０８を有するフロントエンド処理され、走査されたウェハ３００の、直径線３０２の１つに沿った模式的な断面図である。ウェハ３００の表面プロファイルおよび厚みプロファイルを含む測定データが、前面３０４を横切って、および選択的に後面３０８を横切って延びた走査直径線３０２（図３および図４に示す）に沿った点での表面高さＨｎ（ｘ）と厚みＴｎ（ｘ）を測定することにより取得されてもよい。各点での厚みＴｎ（ｘ）は、前面３０４上の点と、後面３０８上の対応する点との間の距離である。ウェハ３００の厚み平面ＴＰは、各点での表面高さＨｎ（ｘ）と厚みＴｎ（ｘ）とに基づいて決定されることができる。ウェハ３００の中心平面ＣＰは、上述したように、厚み平面ＴＰに沿った点の回帰分析により決定される。図６に示す図は、参照のみのためのものであり、測定されたウェハ上の点での表面高さまたは厚みを原寸大で描写することを意図したものではない。
【0027】
図８を再度参照すると、ステップ４０６では、各走査直径線３０２に沿って、ウェハ３００の未加工形状プロファイルが生成される。各未加工形状プロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った表面プロファイルおよび厚みプロファイルを含む取得された測定データと、ウェハ３００の決定された中心平面ＣＰとに基づいて生成される。各未加工形状プロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った各走査点で算出された未加工形状値を含む。未加工形状は、各点での表面高さＨｎ（ｘ）および厚みＴｎ（ｘ）と、中心平面ＣＰ上の同一の位置での対応する点の高さとの関数として算出される。一例では、未加工形状ＲＳｎは、以下の式により各点で算出される。
ＲＳｎ（ｘ）＝Ｈｎ（ｘ）＋０．５＊（Ｔｎ（ｘ）－ＣＰｎ（ｘ））
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、Ｈｎ（ｘ）は、走査直径線ｎに沿ったｘでの点の測定された表面高さであり、Ｔｎ（ｘ）は、走査直径線ｎに沿ったｘでの点の測定された厚みであり、ＣＰｎ（ｘ）は、走査直径線ｎに沿ったｘでの点に対応する中心平面上の点の高さである。
ＲＳｎ（ｘ）＝Ｈｎ（ｘ）＋０．５＊（Ｔｎ（ｘ）－ＣＰｎ（ｘ））
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、Ｈｎ（ｘ）は、走査直径線ｎに沿ったｘでの点の測定された表面高さであり、Ｔｎ（ｘ）は、走査直径線ｎに沿ったｘでの点の測定された厚みであり、ＣＰｎ（ｘ）は、走査直径線ｎに沿ったｘでの点に対応する中心平面上の点の高さである。
【0028】
いくつかの実施形態では、未加工形状プロファイルは、移動平均により平滑化されてもよい。例えば、定義されたウィンドウが、未加工形状プロファイルについて、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った方向に設定されてもよい。ウィンドウは、１０ｍｍ未満、５ｍｍ未満、または３ｍｍのサイズを有してもよい。ウィンドウ内の点の未加工形状の移動平均は、各ウィンドウについて算出される。各ウィンドウ内の点の未加工形状は、その後、ウィンドウの算出された移動平均として設定される。
【0029】
ステップ４０８では、各走査直径線３０２に沿って、ウェハ３００の理想形状プロファイルが生成される。各理想形状プロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に対して生成された未加工形状プロファイルの多項回帰に基づいて生成される。一例では、各理想形状プロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った点で算出された未加工形状値の二次多項フィッティングに基づいて生成される。各理想形状プロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った各走査点で算出された理想形状値を含む。一例では、理想形状ＩＳｎは、以下の式により各点で算出される。
ＩＳｎ（ｘ）＝ａ＊（ＲＳｎ（ｘ））２＋ｂ＊（ＲＳｎ（ｘ））＋ｃ
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、ＲＳｎ（ｘ）は、ｘにおいて走査直径線ｎについて生成された未加工形状値であり、ａおよびｂは、多項係数であり、ｃは、多項フィット解析により決定される誤差である。多項フィット解析は、例えば、ＰｙｔｈｏｎのＮｕｍＰｙ（すなわち、ｎｐ．ｐｏｌｙｆｉｔ曲線フィッティング関数）を用いて実行される。
ＩＳｎ（ｘ）＝ａ＊（ＲＳｎ（ｘ））２＋ｂ＊（ＲＳｎ（ｘ））＋ｃ
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、ＲＳｎ（ｘ）は、ｘにおいて走査直径線ｎについて生成された未加工形状値であり、ａおよびｂは、多項係数であり、ｃは、多項フィット解析により決定される誤差である。多項フィット解析は、例えば、ＰｙｔｈｏｎのＮｕｍＰｙ（すなわち、ｎｐ．ｐｏｌｙｆｉｔ曲線フィッティング関数）を用いて実行される。
【0030】
ステップ４１０では、各走査直径線３０２に沿って、ウェハ３００のＧａｐｉプロファイルが生成される。各Ｇａｐｉプロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２について生成された理想形状プロファイルと未加工形状プロファイルとに基づいて生成されてもよい。一例では、各Ｇａｐｉプロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に対して差分形状プロファイルを生成することで生成される。各差分形状プロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った点で算出された差分形状値を含む。各差分形状は、それぞれ対応する走査直径線３０２に沿った各点での理想形状と未加工形状とを比較することにより、算出されてもよい。一例では、差分形状ＤＳｎは、以下の式により各点で算出される。
ＤＳｎ（ｘ）＝ＩＳｎ（ｘ）－ＲＳｎ（ｘ）
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、ＲＳｎ（ｘ）は、ｘにおいて走査直径線ｎについて生成された未加工形状値であり、ＩＳｎ（ｘ）は、ｘにおいて走査直径線ｎについて生成された理想形状値である。差分形状プロファイルは、生成された未加工形状プロファイルのそれぞれのそれぞれ対応する理想高さプロファイルからの偏差を定量化することによって、各走査直径線３０２についてのウェハ形状および平坦度を記述することができる。いくつかの実施形態では、各Ｇａｐｉプロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２について生成された差分形状プロファイルのみに基づいて生成される。
ＤＳｎ（ｘ）＝ＩＳｎ（ｘ）－ＲＳｎ（ｘ）
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、ＲＳｎ（ｘ）は、ｘにおいて走査直径線ｎについて生成された未加工形状値であり、ＩＳｎ（ｘ）は、ｘにおいて走査直径線ｎについて生成された理想形状値である。差分形状プロファイルは、生成された未加工形状プロファイルのそれぞれのそれぞれ対応する理想高さプロファイルからの偏差を定量化することによって、各走査直径線３０２についてのウェハ形状および平坦度を記述することができる。いくつかの実施形態では、各Ｇａｐｉプロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２について生成された差分形状プロファイルのみに基づいて生成される。
【0031】
各Ｇａｐｉプロファイルは、それぞれ対応する走査直径線３０２について生成された差分形状プロファイルと、差分形状プロファイルに適用される重み付け係数とに基づいてもよい。重み付け係数は、処理中のウェハの変形（例えば、ＩＰＤ歪み）に大きな影響を及ぼす差分形状プロファイルの特定の変動（例えば、形状変動および勾配変化）を考慮するために適用（例えば、差分形状値と乗算）されてもよい。差分形状プロファイル変動は、それぞれ対応する走査直径線３０２の方向に沿って定義された移動ウィンドウ内の差分形状値に基づいて、標準変動、分散、または範囲として定量化されてもよい。閾値は、重み付け係数を適用する前に許容される変動量について予め決定されてもよい。例えば、定義されたウィンドウ内の差分形状値に基づいて決定された差分形状プロファイル変動（例えば、形状変動または勾配変化）が予め決定された閾値を上回る場合、重み付け係数は、定義されたウィンドウ内の各差分形状値に適用されてもよい。
【0032】
重み付け係数は、それぞれ対応する走査直径線３０２の方向に沿って定義された移動ウィンドウ内の面積変動に基づいて適用されてもよい。比較的狭い（例えば、２０ｍｍ未満の）ウィンドウ内での高い面積変動は、ウェハがそのウィンドウ内において高いチャッキング圧力の影響を受けやすくなるため、ウェハの歪みを生じさせることがある。面積変動は、例えば、定義されたウィンドウ内での差分形状プロファイルの面積の標準変動、分散、または範囲として定量化されてもよい。定義されたウィンドウは、例えば、２０ｍｍ未満、１５ｍｍ未満、または１１ｍｍの大きさを有してもよい。重み付け係数は、ウィンドウ内の差分形状プロファイルの面積変動が予め決定された閾値を上回る場合、ウィンドウ内の差分形状値に適用されてもよい。一例の実施形態では、面積変動は、標準変動として定量化されており、閾値は、０．３以上、０．４以上、または０．５以上である。重み付け係数は、これらの実施形態において、標準変動自体であってもよい。従って、一例では、定義されたウィンドウにおける標準偏差が０．４以上である場合、０．４の重み付け係数が適用され、定義されたウィンドウにおける標準偏差が０．４未満である場合、重み付け係数が適用されない（すなわち、重み付け係数はゼロである）。
【0033】
重み付け係数は、それぞれ対応する走査直径線３０２の方向に沿って定義された移動ウィンドウ内の差分形状プロファイルの勾配変化に基づいて適用されてもよい。比較的狭い（例えば、１０ｍｍ未満の）ウィンドウ内のウェハ表面プロファイルの大きな転換点は、ウェハがそのウィンドウ内において高いチャッキング圧力の影響を受けやすくなるため、ウェハの歪みを生じさせることがある。差分形状プロファイルの勾配変化は、例えば、方向と、２つの隣接する定義されたウィンドウでの勾配量とを比較することにより、定量化されてもよい。隣接して定義されたウィンドウのそれぞれは、例えば、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、または５ｍｍの大きさを有してもよい。重み付け係数は、勾配変化が予め決定された閾値の外側である場合、定義されたウィンドウ内の差分形状値に適用される。一実施形態では、勾配は、勾配を乗算することにより、比較され、閾値は、－０．３未満、－０．３５未満、－０．４未満、－０．４５未満、－０．５未満、または－０．５未満の負の値（勾配変化を表す）である。重み付け係数は、これらの実施形態において、１を超えて３まで、または１．１から２まで、または１．２から１．４まで、または１．３であってもよい。重み付け係数は、閾値が満たされない場合、１に設定されてもよい。従って、一例では、勾配変化が－０．４未満に決定された場合、１．３の重み付け係数が適用され、勾配変化が－０．４未満でないと決定された場合、１の重み付け係数が適用される。
【0034】
定義されたウィンドウ内の差分形状プロファイルの面積変動および勾配変化の両方は、Ｇａｐｉプロファイルを生成するときに差分形状プロファイルに適用される重み付け係数を決定するために使用されてもよい。これらの実施形態において、適用される（例えば、適切なウィンドウ内の差分形状値に乗算される）重み付け係数は、面積変動および勾配変化について決定された重み付け係数を乗算することにより決定されてもよい。例えば、定義されたウィンドウ内でそれぞれ対応する走査直径線３０２について算出された差分形状値に適用される各重み付け係数ＳＷｎ（ｘ）は、以下の式により算出されてもよい。
ＳＷｎ（ｘ）＝（ＳＶｎ（ｘ）＋１）＊（ＳＣｎ（ｘ））
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、ＳＶｎ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合の標準変動に基づいて適用される重み付け係数であり、ＳＣｎ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合の勾配変化に基づいて適用される重み付け係数である。この例では、ＳＣｎ（ｘ）は、１（重み付け係数が適用されない場合のデフォルト）、または１より大きい（すなわち、決定された重み付け係数）のいずれかである。
ＳＷｎ（ｘ）＝（ＳＶｎ（ｘ）＋１）＊（ＳＣｎ（ｘ））
ここで、ｎは、走査直径線を識別し、ｘは、走査直径線ｎに沿って測定されたウェハ３００の中心３０６からの点の相対距離（ｍｍ）であり、ＳＶｎ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合の標準変動に基づいて適用される重み付け係数であり、ＳＣｎ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合の勾配変化に基づいて適用される重み付け係数である。この例では、ＳＣｎ（ｘ）は、１（重み付け係数が適用されない場合のデフォルト）、または１より大きい（すなわち、決定された重み付け係数）のいずれかである。
【0035】
図７ａおよび図７ｂを参照すると、本開示に従った形状測定ツールにより（例えば、図３から図５に示す走査線に沿ってウェハ３００の表面３０４を走査することにより）、取得された測定データを使用して生成されたプロットの集合の例が示されている。走査プロファイルは、（図７ａおよび図７ｂにおいて線：０から線：７として示される）８つの直径線に沿ってフロントエンド処理されたウェハ表面を走査することにより取得された。未加工形状プロファイルおよび理想形状プロファイルが各走査直径線に対して生成され、各プロットで示されている。各直径線についての差分形状プロファイル（図示せず）が、上述したように、未加工形状プロファイルおよび理想形状プロファイルに基づいて生成された。重み付け係数が、この例では、定義されたウィンドウ内の差分形状プロファイルの形状偏差および／または勾配変化に基づいて決定された。各直径線についてのＧａｐｉプロファイル（形状差分＊形状重み付け）が、適切なウィンドウでの差分形状値に重み付け係数を適用することにより生成された。
【0036】
図８に戻って参照すると、ステップ４１２では、ウェハのＧａｐｉ値が、走査直径線３０２について生成されたＧａｐｉプロファイルに基づいて算出される。Ｇａｐｉ値は、理想的な平面に対するウェハの平坦度および／または形状の全体的な変動を記述するために使用できる大域的な測定基準である。Ｇａｐｉ値は、Ｇａｐｉプロファイルに基づいて、例えば、Ｇａｐｉプロファイルに含まれる値の二乗平均平方根値として算出されることができる。そのため、Ｇａｐｉ値は、本明細書において「Ｇａｐｉ二乗平均平方根」または「Ｇａｐｉ ｒｍｓ」として言及されることがある。
【0037】
図９から図１２を参照すると、フロントエンド処理されたウェハについて算出されたＧａｐｉ値が、（ＫＬＡテンコール社によって製造されたＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ ＰＷＧｔプラットフォームなどの）パターン化ウェハ形状（ＰＷＧ）計測システムにより提供されるＩＰＤ予測指標とよい相関関係を有することが示されている。ＰＷＧ計測システムは、（ＫＬＡテンコール社によって製造されたＷａｆｅｒＳｉｇｈｔ２または２＋ベアウェハ計測システムなどの）高精度検査ツールから取得された未加工ＰＷＧデータを使用して、ウェハ形状の変化に基づいてインプロセス歪みを評価し、重ね合わせ誤差を予測する。図９は、フロントエンド処理されたウェハの未加工の局所的な形状の特徴のコンターマップを示す。図１０および図１１に示すように、フロントエンド処理されたウェハについて生成されたＧａｐｉプロファイルのコンターマップ（図１０）、およびインプロセスウェハデータに基づいてＰＷＧ計測システムを使用して生成されたＩＰＤマップ（図１１）は、ＩＰＤがフロントエンド処理されたウェハについて生成されたＧａｐｉプロファイルに基づいて予測され得ることを示している。より具体的には、（Ｇａｐｉ値が４．３２４である）図１０のウェハの生成されたＧａｐｉプロファイルの特徴は、計算されたＩＰＤサイト二乗平均平方根測定基準および（図９に示す局所的な形状の特徴を有する）同一のウェハの図１１のＩＰＤマップとよく相関しており、ＩＰＤ測定基準とＩＰＤマップとは、最終研磨ステップの後に決定される。図１２は、Ｇａｐｉプロファイルの算出された（いずれも局所的な値の二乗平均平方根として取得される）大域的な測定基準と、ＩＰＤ値とが強い相関関係を有しており、様々なウェハ形状で０．７より大きいＲ２値を有することを示している。
【0038】
図１３を参照すると、フロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉ値は、高品質のウェハのバックエンド歩留まりを予測するために使用されてもよい。図１３のグラフは、４以下のＧａｐｉ値、特に３．６以下のＧａｐｉ値、より特に３．２以下のＧａｐｉ値では、５０％を超える高いバックエンド歩留まりを得ることができることを示している。バックエンド歩留まり率は、ウェハグレーディングから、または（研磨後ウェハのＩＰＤ測定基準に基づく歩留まり率などの）インプロセスウェハ歪みに基づくウェハ測定基準からの経験的データにより取得されてもよい。本開示によるＧａｐｉ測定基準は、インプロセスウェハ測定基準と強い相関関係を有しているため、インプロセスウェハ測定基準に相関する予測バックエンド歩留まり率は、同様に、それぞれ対応するＧａｐｉ測定基準に相関することが想定される。フロントエンド処理されたウェハは、ウェハの算出されたＧａｐｉ値が予め決定された閾値を満たさない場合、（プロセス２００のステップ２０６などで）選別されてもよい。閾値は、（例えば、５０％より高い、６０％より高い、または７０％より高い）高いバックエンド歩留まり率と相関するＧａｐｉ値に設定されてもよい。この点に関して、バックエンド歩留まりの向上、重ね合わせ誤差制御の必要性の低減、および低品質ウェハの救済などの利点を達成することができる。
【0039】
図１４を参照すると、算出されたＧａｐｉ値に基づいてフロントエンド処理ツールを調整するための一例の処理フロー５００が示されている。ステップ５０２では、ウェハがフロントエンド処理ツール（例えば、図２７に示すフロントエンド処理ツール７０２）により処理される。例えば、ウェハは、ワイヤソーを用いて、半導体材料（例えば、シリコン）の単結晶インゴットから切り分けられてもよい。ウェハは、また、ラッピングツールまたは研削ツールなどのフロントエンド処理ツールを用いて望ましい厚みにされてもよい。
【0040】
ステップ５０４では、フロントエンド処理（例えば、ワイヤソー処理、ラップ処理、および／または研削処理）されたウェハのＧａｐｉ値が、本開示に従って（例えば、図８に示す処理４００により）算出される。ステップ５０６では、Ｇａｐｉ値が予め決定された閾値と比較される。予め決定された閾値は、Ｇａｐｉ値をバックエンド歩留まり率と相関させる過去のデータに基づいてもよい。例えば、閾値は、５０％より高いバックエンド歩留まり率に相関するＧａｐｉ値に設定されてもよい。一例の実施形態では、閾値は、図１３のグラフに示されるデータに基づいて設定される。いくつかの実施形態では、Ｇａｐｉ値の予め決定された閾値は、６未満、５．５未満、５未満、４．５未満、例えば４未満、または３．５未満である。Ｇａｐｉ値が予め決定された閾値内にある（例えば、５以下などの閾値Ｇａｐｉ値以下）場合、フロントエンド処理されたウェハは、ステップ５０８での研磨用に選別される。
【0041】
Ｇａｐｉ値が予め決定された閾値内にない（例えば閾値Ｇａｐｉ値より大きい）場合、ウェハは、研磨用に選別されなくてもよい。ステップ５１０では、フロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉ値が予め決定された閾値内にないと判定された後に、フロントエンド処理ツールの１つまたは複数が、調整（例えば、調整および／または修正）されてもよい。１または複数のフロントエンド処理ツールは、予め決定された閾値の外側のＧａｐｉ値を有するウェハのＧａｐｉプロファイルの少なくとも１つに基づいて調整されてもよい。
【0042】
プロセス５００のステップ５１０を拡張して、図１５から図２２を追加的に参照する。図１５から図１８は、（この例の実施形態では、処理フロー５００のステップ５０６についての予め決定された閾値内にない（例えば予め決定された閾値より大きい））Ｇａｐｉ値が５．４１であるフロントエンド処理されたウェハの、未加工の局所的な形状特徴のコンターマップ（図１５）、単一の走査直径線についての未加工形状プロファイル、理想形状プロファイル、およびＧａｐｉプロファイルのプロットのチャート（図１６）、Ｇａｐｉプロファイルのコンター図（図１７）、およびＩＰＤコンターマップ（図１８）を示している。従って、図１５から図１８のフロントエンド処理されたウェハは、ステップ５０８での研磨用に選別されない。
【0043】
ステップ５１０では、１または複数のフロントエンド処理ツールが、図１６に示すＧａｐｉプロファイルなど、図１７に示すＧａｐｉ値を算出するために使用されたＧａｐｉプロファイルの少なくとも１つに基づいて調整（例えば、修正および／または調整）されてもよい。この例の実施形態では、ワイヤソーがウェハの少なくとも１つのＧａｐｉプロファイルに基づいて調整されてもよい。図１６のＧａｐｉプロファイルプロットは、ワイヤソーの切断方向に平行な（または、実質的に平行な）ウェハの直径線（すなわち線：５）のＧａｐｉプロファイルを示している。Ｇａｐｉプロファイルの比較的高いＧａｐｉ値が、図１６に示すように、走査直径線の方向において直径線に沿った、ウェハの径方向エッジに近い距離にある特定の点に位置することが観察される。この観察に基づいて、ワイヤソーは、これらの点における高い変動を修正するように調整されてもよい。例えば、ウェハの径方向エッジに近いこれらの高い変動点に対応する位置でのスラリー温度またはベアリング温度の値を調整して、ウェハが単結晶インゴットから切り分けられるときにワイヤの出入口においてより滑らかなウェハ形状が得られる。
【0044】
ステップ５１２では、調整されたフロントエンド処理ツールが、その後第２のフロントエンド処理されたウェハを提供するために使用される。図１９から図２２は、フロントエンド処理ツールが図１５から図１８からの観察に基づいて調整された後の第２フロントエンド処理されたウェハの、未加工の局所的な形状特徴のコンターマップ（図１９）、単一の走査直径線についての未加工形状プロファイル、理想形状プロファイル、およびＧａｐｉプロファイルのプロットのチャート（図２０）、Ｇａｐｉプロファイルのコンターマップ（図２１）、およびＩＰＤコンターマップ（図２２）を示す。図１９から図２２に示すように、フロントエンド処理ツールの調整により、第２のフロントエンド処理されたウェハでは、Ｇａｐｉプロファイルが改善し（径方向縁部で変動が少ない）、Ｇａｐｉ値が低下し（３．４２）、ＩＰＤ二乗平均平方根値（１６．４５）が低下した。調整ステップ後に提供された第２のフロントエンド処理されたウェハは、フロントエンド処理ステップを繰り返すことにより救済された、ステップ５０２で処理されたウェハと同一のウェハであってもよい。調整されたフロントエンド処理ツールで処理された第２のフロントエンド処理されたウェハは、異なるウェハであってもよい。
【0045】
処理５００の１つの利点は、ウェハ処理の早い段階（例えば、研磨前）に生成および／または算出された測定基準を用いて、フロントエンド処理ツールの調整および／または修正をより迅速かつ効率的に行うことができることである。製造中のウェハの変形を予測するために使用される既存の測定基準は、ウェハの高品質な形状および／または平坦度のデータを取得するために、ウェハが研磨されることを必要とする。フロントエンドツール（例えば、ワイヤソー、ラッピングツール、または研削ツール）での処理異常は、フロントエンド処理されたウェハが研磨されるまで識別することができない。一般的に、フロントエンド処理からウェハの研磨までには、非常に長い時間（数時間、数日、数週間）がかかる。その間に、大量のウェハがフロントエンド処理ツールにより処理される場合があり、従って、初期ウェハが研磨され走査されるまで識別されない表面変動と許容できないＧａｐｉ値の危険性がある。この点に関して、処理５００は、フロントエンド処理での処理異常の早期検出を提供することにより大幅な改善を提供することができ、処理異常はフロントエンド処理ツールを調整することにより修正され、これにより影響を受けるウェハを少なくすることができる。
【0046】
図２３から図２６を参照して、フロントエンド処理されたウェハについてＧａｐｉエッジ測定基準を決定するための方法を説明する。本開示に従って使用されるＧａｐｉ測定基準に加えて、Ｇａｐｉエッジ測定基準が、ウェハエッジプロファイルを特徴付けるために使用されてもよい。ウェハエッジ状態は、エッジダイの歩留まりに重大な影響を与えることが知られている。例えば、それぞれがエッジダイの歩留まりに悪影響を及ぼす、フィルム層の剥離（すなわち、層間剥離）、粒子汚染、およびフォトレジストオフセット誤差に関連する問題は、ウェハエッジの欠陥から生じることが知られている。本開示に従ったＧａｐｉエッジ測定基準を使用することで、十分に滑らかなエッジを有するウェハを製造することを保証することができ、従って、Ｇａｐｉ測定基準に関して上述したように、バックエンド歩留まりにおいて同様に改善を提供することができる。
【0047】
図２３では、フロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉエッジ値を算出するための処理６００が示されている。ステップ６０２では、フロントエンド処理されたウェハのエッジプロファイルの測定データが取得される。例えば、エッジプロファイルデータは、（ザイゴ、オリンパス、またはキーエンスにより製造される顕微鏡などの）コヒーレンス走査干渉顕微鏡、共焦点レーザ走査顕微鏡、またはレーザ走査顕微鏡などの市販の３Ｄ顕微鏡を使用して取得されてもよい。測定されたウェハは、チャックされていない（すなわち、自立している）状態であってもよい。
【0048】
ステップ６０４では、単純化アルゴリズムが使用されて、エッジプロファイルに含まれる点の集合を減らすことにより、エッジプロファイルデータが単純化された曲線に変換される。例えば、エッジプロファイルデータの単純化された曲線は、Ｒａｍｅｒ－Ｄｏｕｇｌａｓ－Ｐｅｕｃｋｅｒアルゴリズム（すなわち、反復端点フィットアルゴリズム）に基づいて生成されてもよい。この例では、エッジプロファイルを構成する点の量は、当業者に理解されるように、Ｒａｍｅｒ－Ｄｏｕｇｌａｓ－Ｐｅｕｃｋｅｒアルゴリズムで使用されるイプシロン（ε）パラメータを調整することで設定することができる。一実施形態では、曲線の数が３つの点に減るように、εが調整される。プロファイル中心点は、単純化された曲線上の中央の点として決定される。例えば、プロファイル中心点は、一実施形態における単純化された曲線上の３つの点の中央として決定される。
【0049】
ステップ６０６では、中心化された未加工高さプロファイルが、ステップ６０２で取得されたエッジプロファイルデータと、ステップ６０４で決定されたプロファイル中心点に基づいて生成される。未加工高さプロファイルは、プロファイル中心点に基づいてエッジプロファイルから抽出される。例えば、エッジプロファイル中心点から＋／－Ｎ（点の数）の位置にある未加工高さ点が抽出される。Ｎは、フロント点またはテール点をスクリーンアウトするように調整される。例えば、Ｎは、２００点より多く４００点より少なくてもよく、３００点より多く３７５点より少なくてもよく、または３５０点であってもよい。プロファイル中心点の両側で抽出された未加工点の数は、同一の値Ｎであるため、エッジプロファイル中心点は、（図２４から図２６に示すように）曲線の転換点となる。
【0050】
ステップ６０８では、理想エッジプロファイルが、中心化された未加工高さプロファイルに基づいて生成される。理想エッジプロファイルは、中心化された未加工高さプロファイルの多項回帰に基づいて生成されてもよい。一例では、理想高さプロファイルは、中心化された未加工高さプロファイルに含まれる点の未加工高さ値の三次多項フィッティングに基づいて算出される理想エッジ値を含む。各理想エッジ値は、例示的な以下の式で表すことができる。
ＩＥ（ｘ）＝ａ＊（ＲＨ（ｘ））３＋ｂ＊（ＲＨ（ｘ））２＋ｃ＊（ＲＨ（ｘ））＋ｄ
ここで、ｘは、基準点ｘ＝０から中心化されたエッジプロファイル方向に沿った相対距離であり、ＲＨ（ｘ）は、ｘでの中心化された未加工高さエッジプロファイルの未加工高さ値であり、ａ、ｂ、およびｃは、多項係数であり、ｄは、多項フィット解析で決定される誤差である。多項フィット解析は、例えば、ＰｙｔｈｏｎのＮｕｍＰｙ（すなわち、ｎｐ．ｐｏｌｙｆｉｔ曲線フィッティング関数）を使用して実行される。
ＩＥ（ｘ）＝ａ＊（ＲＨ（ｘ））３＋ｂ＊（ＲＨ（ｘ））２＋ｃ＊（ＲＨ（ｘ））＋ｄ
ここで、ｘは、基準点ｘ＝０から中心化されたエッジプロファイル方向に沿った相対距離であり、ＲＨ（ｘ）は、ｘでの中心化された未加工高さエッジプロファイルの未加工高さ値であり、ａ、ｂ、およびｃは、多項係数であり、ｄは、多項フィット解析で決定される誤差である。多項フィット解析は、例えば、ＰｙｔｈｏｎのＮｕｍＰｙ（すなわち、ｎｐ．ｐｏｌｙｆｉｔ曲線フィッティング関数）を使用して実行される。
【0051】
ステップ６１０では、Ｇａｐｉエッジプロファイルが、ウェハについて生成される。Ｇａｐｉエッジプロファイルは、理想エッジプロファイルと中心化された未加工高さプロファイルに基づいて生成されてもよい。一例の実施形態では、Ｇａｐｉプロファイルは、差分エッジプロファイルを生成することにより生成される。差分エッジプロファイルは、中心化された未加工高さプロファイルに沿った各点において理想エッジ値と未加工高さ値とを比較することにより算出され得る差分エッジ値を含む。例えば、差分エッジプロファイルは、以下の式により表すことができる。
ＤＥ（ｘ）＝ＩＥ（ｘ）－ＲＨ（ｘ）
ここで、ｘは、基準点ｘ＝０から中心化されたエッジプロファイル方向に沿った相対距離であり、ＲＨ（ｘ）は、ｘでの中心化された未加工高さエッジプロファイルの未加工高さ値であり、ＩＥ（ｘ）は、ｘでの理想エッジプロファイルの理想エッジ値である。差分エッジプロファイルは、理想エッジプロファイルからの中心化された未加工高さプロファイルの偏差を定量化することにより、ウェハのウェハエッジ状態を記述することができる。いくつかの実施形態では、Ｇａｐｉエッジプロファイルは、差分エッジプロファイルのみに基づいて生成される。
ＤＥ（ｘ）＝ＩＥ（ｘ）－ＲＨ（ｘ）
ここで、ｘは、基準点ｘ＝０から中心化されたエッジプロファイル方向に沿った相対距離であり、ＲＨ（ｘ）は、ｘでの中心化された未加工高さエッジプロファイルの未加工高さ値であり、ＩＥ（ｘ）は、ｘでの理想エッジプロファイルの理想エッジ値である。差分エッジプロファイルは、理想エッジプロファイルからの中心化された未加工高さプロファイルの偏差を定量化することにより、ウェハのウェハエッジ状態を記述することができる。いくつかの実施形態では、Ｇａｐｉエッジプロファイルは、差分エッジプロファイルのみに基づいて生成される。
【0052】
Ｇａｐｉエッジプロファイルは、生成された差分エッジプロファイルと、差分エッジプロファイルに適用される重み付け係数とに基づいてもよい。重み付け係数は、処理中のウェハの変形（例えば、ＩＰＤ歪み）に大きな影響を及ぼし得る差分エッジプロファイルの特定の変動（例えば、形状変動および勾配変化）を考慮するために適用（例えば、差分エッジ値と乗算）されてもよい。差分エッジプロファイル変動は、中心化されたエッジプロファイル方向に沿って定義された移動ウィンドウ内の差分エッジプロファイルに基づいて、標準変動、分散、または範囲として定量化されてもよい。閾値は、重み付け係数を適用する前に許容される差分エッジプロファイルの変動または勾配変化の量について予め決定されてもよい。例えば、定義されたウィンドウ内の差分エッジ値に基づいて決定された変動変化が予め決定された閾値を上回る場合、重み付け係数は、定義されたウィンドウ内の各差分エッジ値に適用されてもよい。
【0053】
重み付け係数は、中心化されたエッジプロファイル方向に沿って定義されたウィンドウ内の面積変動に基づいて適用されてもよい。比較的狭い（例えば、２０点未満の）ウィンドウ内のエッジプロファイルの高い面積変動は、ウェハがそのウィンドウ内において高いチャッキング圧力の影響を受けやすくなるため、ウェハ歪みを生じさせることがある。面積変動は、例えば、定義されたウィンドウ内での差分エッジプロファイルの面積の標準変動、分散、または範囲として定量化されてもよい。定義されたウィンドウは、例えば、２０点未満、１５点未満、または１１点の大きさを有してもよい。重み付け係数は、ウィンドウでの差分エッジプロファイルの面積変動が予め決定された閾値を上回る場合、ウィンドウ内の差分エッジ値に適用される。一例の実施形態では、面積変動は、標準変動として定量化されており、閾値は、８００ｎｍ以上、９００ｎｍ以上、または１０００ｎｍ以上、１１００ｎｍ以上、または１２００ｎｍ以上である。これらの実施形態における重み付け係数は、標準変動自体を閾値で割ることにより算出されてもよい。従って、一例では、標準変動（ＳＶ）が定義されたウィンドウで１０００ｎｍ以上である場合、（ＳＶ／１０００）の重み付け係数が適用され、標準変動が定義されたウィンドウで１０００ｎｍ未満の場合、重み付け係数は適用されない（すなわち、重み付け係数はゼロである）。
【0054】
重み付け係数は、中心化されたエッジプロファイルの方向に沿って定義されたウィンドウ内の差分エッジプロファイルの勾配変化に基づいて適用されてもよい。比較的狭い（例えば、７０点未満の）ウィンドウの大きさに沿ったウェハエッジプロファイルの大きな転換点は、ウェハがそのウィンドウにおいて高いチャッキング圧力の影響を受けやすくなるため、ウェハの歪みを生じさせることがある。差分エッジプロファイルの勾配変化は、例えば、方向と、２つの隣接する定義されたウィンドウでの勾配量とを比較することにより、定量化されてもよい。隣接して定義されたウィンドウのそれぞれは、例えば、５０点未満、４０点未満、または３３点の大きさを有してもよい。重み付け係数は、勾配変化が予め決定された閾値の外側である場合、定義されたウィンドウ内の差分エッジ値に適用される。一例の実施形態では、勾配は、勾配を乗算することにより、比較され、閾値は、－０．３未満、－０．３５未満、－０．４未満、－０．４５未満、－０．５未満、または－０．５５未満の負の値（勾配変化を表す）である。重み付け係数は、これらの実施形態において、３から９まで、または４から８まで、または６であってもよい。重み付け係数は、閾値が満たされない場合、１に設定されてもよい。従って、一例では、勾配変化が－０．４５未満に決定された場合、６の重み付け係数が適用され、勾配変化が－０．４５未満でないと決定された場合、１の重み付け係数が適用される。
【0055】
定義されたウィンドウ内の差分エッジプロファイルの面積変動および勾配変化の両方は、Ｇａｐｉエッジプロファイルを生成するときに差分エッジプロファイルに適用される重み付け係数を決定するために使用されてもよい。これらの実施形態において、適用される（例えば、適切なウィンドウ内の差分エッジ値に乗算される）重み付け係数は、面積変動および勾配変化について決定された重み付け係数を乗算することにより決定されてもよい。例えば、定義されたウィンドウ内で差分エッジ値に適用される各重み付け係数ＳＷＥは、以下の式により算出されてもよい。
ＳＷＥ（ｘ）＝（ＳＶＥ（ｘ）／１０００＋１）＊（ＳＣＥ（ｘ））
ここで、ｘは、基準点ｘ＝０から中心化されたエッジプロファイルの方向に沿った相対距離であり、ＳＶＥ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合に差分エッジプロファイルの標準変動に基づいて適用される重み付け係数であり、ＳＣＥ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合に差分エッジプロファイルの勾配変化に基づいて適用される重み付け係数である。この例では、ＳＣＥ（ｘ）は、１（重み付け係数が適用されない場合のデフォルト）、または１より大きい（すなわち、決定された重み付け係数）のいずれかである。
ＳＷＥ（ｘ）＝（ＳＶＥ（ｘ）／１０００＋１）＊（ＳＣＥ（ｘ））
ここで、ｘは、基準点ｘ＝０から中心化されたエッジプロファイルの方向に沿った相対距離であり、ＳＶＥ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合に差分エッジプロファイルの標準変動に基づいて適用される重み付け係数であり、ＳＣＥ（ｘ）は、ｘでの点が適切なウィンドウ内にある場合に差分エッジプロファイルの勾配変化に基づいて適用される重み付け係数である。この例では、ＳＣＥ（ｘ）は、１（重み付け係数が適用されない場合のデフォルト）、または１より大きい（すなわち、決定された重み付け係数）のいずれかである。
【0056】
図２４から図２６を参照すると、処理６００に従って生成されたプロットの集合の一例が示されている。特に、最も悪いエッジプロファイルを有するウェハエッジ、悪いエッジプロファイルを有するウェハエッジ、および理想エッジプロファイルを有するウェハエッジのそれぞれのＧａｐｉエッジプロットが示されている。各ウェハエッジのエッジプロファイルの測定データは、（ステップ６０２で上述した顕微鏡などの）市販の３Ｄ顕微鏡を用いて取得された。中心化された未加工高さプロファイルと、各ウェハエッジについて生成された理想エッジプロファイルとが、各プロットにおいて示されている。各ウェハエッジについての差分エッジプロファイル（図示せず）は、中心化された未加工高さプロファイルと理想エッジプロファイルとに基づいて生成された。上述したように、重み付け係数は、本例では、定義されたウィンドウ内の各ウェハエッジの差分エッジプロファイルでの形状変動および／または勾配変化に基づいて決定された。各ウェハエッジについてのＧａｐｉエッジプロファイル（エッジ差分＊エッジ重み付け係数）は、重み付け係数を適切なウィンドウでの差分エッジ値に適用することにより生成された。
【0057】
図２３に戻って参照すると、ステップ４１２では、ウェハのＧａｐｉエッジ値が、ウェハエッジのＧａｐｉエッジプロファイルに基づいて算出される。Ｇａｐｉエッジ値は、理想的な平面に対するウェハエッジプロファイルの全体的な変動を記述するために使用できる大域的な測定基準である。一例の実施形態では、Ｇａｐｉ値エッジは、Ｇａｐｉエッジプロファイルに基づいて、例えば、Ｇａｐｉエッジプロファイルを構成する値の二乗平均平方根値（「Ｇａｐｉエッジ二乗平均平方根」または「Ｇａｐｉエッジ ｒｍｓ」としても言及される）として算出されることができる。他の例の実施形態では、Ｇａｐｉエッジ値は、Ｇａｐｉエッジプロファイルの最大エッジ値（「Ｇａｐｉエッジ最大値」または「Ｇａｐｉエッジ最大」としても言及される）として算出される。
【0058】
図２４から図２６に示すように、Ｇａｐｉエッジプロファイルの二乗平均平方根値および／または最大値として算出されたＧａｐｉエッジ値は、ウェハエッジプロファイルを記述することができる。例えば、良好なエッジプロファイルは、予め決定された閾値（例えば、９０未満のＧａｐｉエッジ最大および／または１０未満のＧａｐｉエッジ ｒｍｓ）内のＧａｐｉエッジ値を有するとして特徴付けられ得る。予め決定された閾値は、上述したように、Ｇａｐｉエッジプロファイルとバックエンド歩留まり率との相関関係などにより、決定されてもよい。いくつかの例では、Ｇａｐｉエッジプロファイルの二乗平均平方根として算出されたＧａｐｉエッジ値についての予め決定された閾値は、１０未満、９未満、８未満、７未満、６未満、５未満、４未満、または３未満であってもよい。いくつかの実施形態では、Ｇａｐｉエッジプロファイルの最大値として算出されたＧａｐｉエッジ値についての予め決定された閾値は、９０未満、８０未満、７０未満、６０未満、５０未満、４０未満、３０未満、２０未満、または１０未満であってもよい。
【0059】
図１４を再度参照すると、フロントエンド処理ツールを調整するための処理フロー５００は、本明細書で説明したように算出されたＧａｐｉエッジ値を用いて、フロントエンド処理ツールを調整することを含んでもよい。ステップ５０２では、上述したように、第１のウェハがフロントエンド処理ツール（例えば、図２７に示すフロントエンド処理ツール７０２）により処理される。ステップ５０４では、第１のフロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉエッジ値が、（例えば、図２３に示す処理６００により）本開示に従って算出される。ステップ５０６では、Ｇａｐｉエッジ値は、予め決定された閾値と比較される。Ｇａｐｉエッジ値が予め決定された閾値内にある（例えば、９０以下などのＧａｐｉエッジ最大値の閾値以下、または１０以下などのＧａｐｉエッジ ｒｍｓの閾値以下である）場合、第１のフロントエンド処理されたウェハは、ステップ５０８での研磨用に選別される。Ｇａｐｉエッジ値が、予め決定された閾値内にない（例えば、Ｇａｐｉエッジ最大値またはＧａｐｉエッジｒｍｓ値の閾値より大きい）場合、第１のウェハは、研磨用に選別されなくてもよい。ステップ５１０では、フロントエンド処理ツールの１つまたは複数は、第１のフロントエンド処理されたウェハのＧａｐｉエッジ値が予め決定された閾値内にないと判定された後、調整（例えば、調整および／または修正）されてもよい。１または複数のフロントエンド処理ツールは、予め決定された閾値外のＧａｐｉエッジ値を有するウェハのＧａｐｉエッジプロファイルに基づいて、調整されてもよい。ステップ５１２では、調整されたフロントエンド処理ツールは、第１のフロントエンド処理されたウェハと同一のウェハであってもよく、異なるウェハであってもよい第２のフロントエンド処理されたウェハを提供するために使用される。
【0060】
図２７を参照すると、本開示に従ったフロントエンド処理されたウェハの形状測定基準を用いてウェハを処理するためのシステム７００のブロック図が示されている。システム７００は、フロントエンド処理ツール７０２と、平坦度検査ツール７０４と、フロントエンド処理ツール７０２および／または平坦度検査ツール７０４と、接続または通信可能に結合されたコンピューティング装置７０６とを含む。
【0061】
フロントエンド処理ツール７０２は、本開示に従ってフロントエンド処理されたウェハを提供するように構成された任意の機械加工ツールであってもよい。一例の実施形態では、フロントエンド処理ツール７０２は、ワイヤソーである。他の実施形態では、フロントエンド処理ツール７０２は、研削ツール、ラッピングツール、面取りツール、またはエッチングツールであってもよい。
【0062】
平坦度検査ツール７０４は、フロントエンド処理されたウェハから測定データを取得するように構成されたウェハ形状測定ツールである。例えば、平坦度検査ツール７０４は、静電容量プローブまたは干渉計を用いて、（例えば、ウェハ３００上の図３および図４に示す走査直径線または図５に示す螺旋状走査により）フロントエンド処理されたウェハの表面を走査することにより、測定データを取得してもよい。ウェハの片側または両側の表面を走査することにより取得された測定データは、ウェハの表面プロファイルデータおよび厚みプロファイルデータを含む。一例では、平坦度検査ツール７０４は、コベルコＳＢＷ－３３０ツールである。平坦度検査ツール７０４は、図３から図５に関して、詳細に上述した形状測定ツールと同一の機能を有してもよい。他の例では、平坦度検査ツール７０４は、ウェハのエッジプロファイルの測定データを取得する。この例では、平坦度検査ツール７０４は、ウェハのエッジプロファイルデータを取得することに適した、例えば、コヒーレンス走査干渉顕微鏡、共焦点レーザ顕微鏡、レーザ走査顕微鏡などの市販の３Ｄ顕微鏡であってもよい。
【0063】
コンピューティング装置７０６は、命令を実行するためのプロセッサ７０８を含む。いくつかの実施形態では、実行可能な命令は、メモリ領域７１０に格納されている。プロセッサ７０８は、１または複数の処理ユニット（例えば、マルチコア構成）を含んでもよい。メモリ領域７１０は、実行可能な命令および／またはデータなどの情報の格納および読み取りを可能にする任意の装置である。メモリ領域７１０は、１または複数のコンピュータ可読記憶装置、または、一時的および非一時的なコンピュータ可読媒体を含む他のコンピュータ可読媒体を含んでもよい。
【0064】
コンピューティング装置７０６は、ユーザ（例えば、ウェハのエンドユーザ、品質管理担当者など）に情報を示すための少なくとも１つのメディア出力コンポーネント７１２を含む。メディア出力コンポーネント７１２は、情報をユーザに伝達することができる任意のコンポーネントである。いくつかの実施形態では、メディア出力コンポーネント７１２は、ビデオアダプタおよび／またはオーディオアダプタなどの出力アダプタを含む。出力アダプタは、プロセッサ７０８に動作可能に接続されており、ディスプレイ装置（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）、または「電子インク」ディスプレイ）、またはオーディオ出力装置（例えば、スピーカまたはヘッドホン）などの出力装置に動作可能に接続されている。いくつかの実施形態では、上記ディスプレイ装置および／またはオーディオ装置の少なくとも１つがメディア出力コンポーネント７１２に含まれている。
【0065】
いくつかの実施形態では、コンピューティング装置７０６は、ユーザからの入力を受け入れるための入力装置７１４を含む。入力装置７１４は、例えば、キーボード、ポインティング装置、マウス、スタイラス、タッチパネル（例えば、タッチパッドまたはタッチスクリーン）、ジャイロスコープ、加速度計、位置検出器、またはオーディオ入力装置を含んでもよい。タッチスクリーンなどの単一のコンポーネントは、メディア出力コンポーネント７１２の出力装置と、入力装置７１４との両方として機能してもよい。
【0066】
コンピューティング装置７０６は、１または複数の遠隔装置と通信可能に接続されることができる通信インターフェイス７１６を含んでもよい。通信インターフェイス７１６は、例えば、携帯電話ネットワーク（例えば、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＭＳ）、３Ｇ、４Ｇ、またはブルートゥース（登録商標））または他のモバイルデータネットワーク（例えば、Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＷＩＭＡＸ））で使用するための有線もしくは無線のネットワークアダプタ、または無線データ受信機を含んでもよい。
【0067】
メモリ領域７１０には、例えば、平坦度検査ツール７０４から入力を受信して、処理し、平坦度検査ツール７０４から受信した処理された入力に基づいて、フロントエンド処理ツール７０２を修正するためのプロセッサ実行可能な命令が格納されている。例えば、メモリ領域７１０は、それぞれが詳細に上述された、図８に示す処理４００、図１４に示す処理５００、および／または図２３に示す処理６００をプロセッサ７０８に実行させる命令を格納してもよい。
【0068】
メモリ領域７１０は、プロセッサ実行可能な命令および／またはデータの格納および／または読み出しに適した任意のコンピュータ動作ハードウェアを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。メモリ領域７１０は、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）または静的ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）を含んでもよい。また、メモリ領域７１０は、安価なディスクのｒｅｄｕｎｄａｎｔ ａｒｒａｙ ｏｆ ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ｄｉｓｋｓ（ＲＡＩＤ）構成のハードディスクまたはソリッドステートディスクなどの複数の記憶装置を含んでもよい。メモリ領域７１０は、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）および／またはネットワーク接続記憶装置（ＮＡＳ）システムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、メモリ領域７１０は、コンピューティング装置７０６に統合されたメモリを含んでもよい。例えば、コンピューティング装置７０６は、メモリ領域７１０として、１または複数のハードディスクドライブを含んでもよい。メモリ領域７１０は、コンピューティング装置７０６の外部にあり、複数のコンピューティング装置によりアクセスされ得るメモリを含んでもよい。上述のメモリの種類は、例示的なものであり、従って、プロセッサ実行可能な命令および／またはデータの格納に使用可能なメモリの種類を限定するものではない。
【0069】
本開示または本開示の実施形態の要素を紹介するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「前記（ｔｈｅ）」、および「前記（ｓａｉｄ）」は、要素が１以上存在することを意味することを意図している。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であることを意図しており、列挙された要素以外の追加の要素が存在してもよいことを意味している。
【0070】
本開示の範囲から逸脱することなく、上述の構造および方法において、様々な変更が可能であるため、上述の説明に含まれ、添付の図面に示される全ての事項は、限定的な意味ではなく例示として解釈されることが意図されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【国際調査報告】