CN115335975A - 硅晶圆的dic缺陷的形状测量方法及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种DIC缺陷的形状测量方法，其测量硅晶圆的DIC缺陷的形状，包含以下工序：使用粒子计数器，检测所述硅晶圆的主面上的DIC缺陷；特定该检测到的DIC缺陷的位置坐标；以及使用该特定的位置坐标，通过相位偏移干涉法，测量所述检测到的DIC缺陷的至少包含高度或深度的形状。由此，提供简单且高精度地测量在硅晶圆的主面产生的DIC缺陷的包含尺寸的形状的DIC缺陷的形状测量方法。

Description

硅晶圆的DIC缺陷的形状测量方法及研磨方法
技术领域
本发明涉及在硅晶圆中产生的DIC缺陷的形状测量方法及研磨方法。
背景技术
如果在硅晶圆的表面产生DIC缺陷，则在器件制作中，对CMP中的不良或失焦的产生造成影响。因而，为了减少或抑制DIC缺陷，在专利文献1至3中，分别记载了进行研磨剂、研磨头、研磨布的改良的内容。此外，在专利文献4及5中，针对DIC缺陷的测量法进行了介绍。
在此，针对DIC缺陷进行说明。DIC，为Differential Interference Contrast的单词首字，是表示微分干涉对比度、差分干涉对比度。DIC缺陷在专利文献3至5中也有描述，主要为使用KLA-Tencor公司制的粒子计数器即SurfScan系列的例如SP2或SP3等评价装置，进一步以使用了明视野观察的DIC模式检测到的缺陷。DIC缺陷的特征在于，是较浅且平缓的缺陷，在硅晶圆表面存在隆起的凸型形状或凹陷的凹型形状这两者。具体而言，作为常见的形状，其特征在于，高度或深度为数纳米至数十纳米，宽度为数十微米至数百微米，高度或深度与宽度之比(纵横比)为数千倍。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-021719号公报
专利文献2：日本特开2019-058955号公报
专利文献3：日本特开2019-125722号公报
专利文献4：日本特开2018-101698号公报
专利文献5：日本特开2010-021242号公报
专利文献6：日本特开2016-027407号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
就DIC缺陷的检测方法而言，通常使用如上所述的粒子计数器进行检测。但是，在该检测方法中，存在以下问题：仅能够特定存在于硅晶圆表面的DIC缺陷的位置坐标，无法求出DIC缺陷的包含尺寸的形状。在专利文献5中，描述了通过使用一般干涉的显微镜测量DIC缺陷的方法，但并未公开具体的数值。这样，到目前为止，尚未有正确提及DIC缺陷的高度、宽度的文献。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够简单且高精度地测量在硅晶圆的主面产生的DIC缺陷的包含尺寸的形状的方法。
(二)技术方案
本发明是为了达到上述目的而完成的，提供一种DIC缺陷的形状测量方法，其测量硅晶圆的DIC缺陷的形状，包含以下工序：使用粒子计数器，检测所述硅晶圆的主面上的DIC缺陷；特定该检测到的DIC缺陷的位置坐标；以及使用该特定的位置坐标，通过相位偏移干涉法，测量所述检测到的DIC缺陷的至少包含高度或深度的形状。
根据这样的DIC缺陷的形状测量方法，能够简单且高精度地测量在硅晶圆的主面产生的DIC缺陷的包含高度方向尺寸的形状。
此时，可以设为，在DIC缺陷的形状测量方法中，所述硅晶圆的主面是器件制作面。
由此，可正确并简单地评价对器件制作工序造成影响的DIC缺陷。
此时，可以设为，在硅晶圆的研磨方法中，基于通过上述DIC缺陷的形状测量方法所测量出的所述DIC缺陷的形状来设定研磨加工余量，进行所述硅晶圆的研磨。
由此，能够高效、低成本且高生产率地制作DIC缺陷等级降低的硅晶圆。
(三)有益效果
如上所述，根据本发明的DIC缺陷的形状测量方法，能够简单且高精度地测量在硅晶圆的主面产生的DIC缺陷的包含高度方向尺寸的形状。此外，通过使用测量出的DIC缺陷的包含高度方向尺寸的形状，而能够正确地进行用于减少DIC缺陷的研磨加工余量设定，能够缩短研磨时间并降低研磨的成本。
附图说明
图1是表示本发明的DIC缺陷的形状测量方法的流程图。
图2表示在本发明的实施例中，以粒子计数器评价出的DIC缺陷图的一例。
图3表示在本发明的实施例中取得的相位偏移干涉图像的一例。
图4表示本实施例所示的进行了DIC缺陷的相位解析的分布图的一例。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于此。
如上所述，要求一种DIC缺陷的形状测量方法，其能够简单且高精度地测量硅晶圆的主面产生的DIC缺陷的包含尺寸的形状。
本案发明人针对上述问题经过反复深入研究，结果发现一种硅晶圆的DIC缺陷的形状测量方法，而完成了本发明，通过该方法，能够简单且高精度地测量在硅晶圆的主面产生的DIC缺陷的包含高度方向尺寸的形状，该方法包含以下工序：使用粒子计数器，检测所述硅晶圆的主面上的DIC缺陷；特定该检测到的DIC缺陷的位置坐标；以及使用该特定的位置坐标，通过相位偏移干涉法，测量所述检测到的DIC缺陷的至少包含高度或深度的形状。
以下，针对本发明的一实施方式的形状测量方法及硅晶圆的研磨方法，参考附图予以说明。
图1是表示本发明的DIC缺陷的形状测量方法及硅晶圆的研磨方法的流程图。在图1所记载的流程的前段(S1之前)，例如可以进行单晶硅锭的制作、锭切片、蚀刻、研磨、热处理等工序。在此，作为产生DIC缺陷的工序，最具代表性的是研磨工序。在该研磨工序中，使用称作浆料的悬浊液。DIC缺陷被认为是由于在研磨后无法适当地进行该浆料的处理而产生的。但是，关于DIC缺陷的产生，不明点较多，当前不能仅将上述的研磨工序特定为产生工序。
在本发明的DIC缺陷的形状测量方法中，进行图1的S1所示的使用粒子计数器检测硅晶圆的主面上的DIC缺陷的工序、及S2所示的特定检测到的DIC缺陷的位置坐标的工序，进而对该坐标进行S3记载的形状测量。作为在DIC缺陷的检测中使用的粒子计数器，如同前述，一般为KLA-Tencor公司制的SurfScan系列，但即使是其他装置，只要能够检测DIC缺陷即可。进一步，如果是能够输出检测到的DIC缺陷的位置坐标的装置，则为优选。在该情况下，可将S1的工序、与S2所示的特定检测到的DIC缺陷的位置坐标的工序大致同时进行，与如后述那样通过手动作业特定坐标位置的情况相比，能够迅速且高精度地特定坐标位置。如此，在本发明的DIC缺陷的形状测量方法中，包含将S1与S2的工序大致同时实施的情况。
在此，针对坐标的特定方法进行说明。如果是所述SurfScan系列，则可输出坐标，但在为除此以外的无法通过粒子计数器输出坐标的评价装置、方法的情况下，也能够输出示出检测到的DIC缺陷的硅晶圆整面的图、观察像，并通过手工作业来特定、取得坐标。此时的坐标系没有限定，无论是X-Y坐标，还是被称为极坐标的r-θ坐标，只要能够确定DIC缺陷的位置，则可以是任意的坐标系。
接着，如图1的S3所示，进行如下工序：使用特定的DIC缺陷的位置坐标，通过相位偏移干涉法，测量检测到的DIC缺陷的至少包含高度或深度的形状。另外，关于相位偏移干涉法，在专利文献6中有所记载，简而言之，是通过一边使观察高度变化一边观察单色光的干涉条纹并进行相位解析，从而得到纳米级的高度分辨率的测量方法。该相移干涉法作为使用干涉法的观察，是日渐普及的观察方法。如此，使用相位偏移干涉法，能够简单且高精度地测量作为较浅且平缓的缺陷的DIC缺陷的形状，尤其是包含高度方向尺寸的形状。
在本发明的DIC缺陷的形状测量方法中，作为进行DIC缺陷的形状测量的硅晶圆的主面，优选采用器件制作面(区分晶圆的正背面，也有称作“主正面”的情形)。通常，在器件制作工序中成为问题的是器件制作面的DIC缺陷。如果进行器件制作面的评价，则能够正确并简单地评价对器件制作工序造成影响的DIC缺陷。
此外，本案发明人发现，如果使用如上述那样求出的DIC缺陷的形状，尤其是高度或深度的数据，则在研磨具有DIC缺陷的硅晶圆而使DIC缺陷减少的情况下能够显著地提高效率。
对于检测到DIC缺陷的硅晶圆，能够通过适当地进行研磨来减少DIC缺陷。过去，无法测量在各个晶圆检测到的DIC缺陷的、尤其是包含高度方向的尺寸的形状，因此一律设定与一般的DIC缺陷的形状相应的加工余量。
然而，如图1的S4所示，如果基于使用DIC缺陷的形状测量方法测量出的DIC缺陷的形状来设定研磨加工余量，进行硅晶圆的研磨，则能够对每个硅晶圆设定适当的研磨加工余量，因而可不进行不需要的研磨。因此，能够提高生产率，降低成本。另外，对于待设定的研磨加工余量，优选在测量到的DIC缺陷的高度或深度的5倍以上的范围设定，例如，如果使其为5倍～50倍，优选为10倍～20倍，则能够更可靠且高效地减少DIC缺陷。
实施例
以下，举出实施例具体地说明本发明，但本发明并不限于此。
(实施例)
在本实施例中，使用了直径为300mm，主面为(100)面的硅晶圆。另外，所使用的硅晶圆，是大致依次进行了单晶硅锭制作、锭切片、倒角、研光、蚀刻、研磨、清洗的各制作流程的产品。
图2是使用粒子计数器对上述清洗后的硅晶片的样品进行评价而得到的图的一例。粒子计数器使用KLA-Tencor公司制的SurfScan SP3，进行了明视野观察的DIC模式下的测量。根据图2可知，在使用的样品中检测到4处DIC缺陷(以黑点表示)。另外，该4处的各位置坐标也作为坐标数据输出。该DIC缺陷的检测和位置坐标的输出相当于图1的S1、S2的工序。
接着，进行图1的S3的工序。对于在所述S2的工序中输出的DIC缺陷的位置坐标，进行使用相位偏移干涉法的观察。在该观察中，使用了Lasertec公司制的OPTELICS混合型显微镜，其装设有10倍的双光束干涉用物镜。此外，对于所述混合型显微镜而言，为了能够直接观察粒子计数器输出的位置坐标，制作并设置了具有微米级的位置坐标精度的可动式的载台。
图3是对于在上述S1中输出的DIC缺陷的位置坐标进行了观察的、相位偏移干涉图像的一例。另外，该图3表示观察到凸型形状的DIC缺陷的例子。图的黑白浓淡表示DIC缺陷的高度，位于图中央的最白的部分表示DIC缺陷的高度的顶点。
在图4中表示使用上述混合型显微镜对图3所示的一个DIC缺陷进行相位解析的分布图。在该例中，可测量出DIC缺陷高度为30nm，DIC缺陷宽度为190μm。另外，如图2所示，使用的硅晶圆具有4处DIC缺陷，而经本案发明人进行调查后，得知在同一晶圆内检测到的多个DIC缺陷为大致相同程度的高度或深度。在本实施例中测量出的图3、4的DIC缺陷以外的其他3处即便显示为接近的值也没有问题，因此可将如图3、图4所示测量1处DIC缺陷的结果作为该样品(硅晶圆)的DIC缺陷的尺寸的代表值。至此，是图1的S3的工序。如此，进行样品(硅晶圆)的DIC缺陷的包含高度方向尺寸的形状的测量。
接着，基于进行测量而取得的DIC缺陷的包含高度或深度的形状，设定研磨的加工余量，进行再加工。另外，再加工是指对产生了DIC缺陷的产品再次通过研磨和清洗工序进行加工，其目的在于，消除DIC缺陷和降低DIC缺陷数、DIC缺陷高度、深度。
此处使用的样品为10片，其全部为由上述粒子计数器SP3检测到DIC缺陷的样品。对10片样品实施各样品1处的DIC缺陷的高度测量，设定与各样品相符的再加工加工余量而进行研磨，计量再加工时间。另外，对于再加工，通过设定DIC缺陷高度及深度的10～20倍的加工余量进行研磨，而消除了DIC缺陷，或降低了DIC缺陷数或DIC缺陷高度、深度。在表1中示出各样品的DIC缺陷高度、再加工时间。另外，此处所述的“再加工时间”是再加工中的研磨所需的时间(不包含清洗工序等)。
(比较例)
比较例示出如以往那样在粒子计数器中检测到DIC缺陷的产生的情况下以统一的再加工加工余量进行再加工的条件。具体而言，将加工余量设定为2μm，将再加工时间设定为5分钟(表1)。
[表1]
Figure BDA0003861459580000071
可知根据本发明的DIC缺陷的形状测量方法，能够准确且容易地测量DIC缺陷的高度(或深度)。另外，如果使用如实施例那样求出的DIC缺陷高度设定再加工的研磨加工余量，则如表1所示，再加工时间与比较例相比最大减少80％，即使10张的合计也减少65％，得到了与比较例相比能够大幅削减的结果。另外，关于再加工后的DIC缺陷的品质，也可以确认实施例与比较例同等。这样，可知根据本发明的DIC缺陷的形状测量方法，能够获得不仅再加工时间缩短，而且成本削减、生产率提高等各种效果。
此外，本发明不限于上述实施方式。上述实施方式是例示，凡具有与本发明的权利要求书所记载的技术思想实质上相同的结构、起到同样的作用效果的任何方案都包含在本发明的技术范围内。

Claims (3)

1.一种DIC缺陷的形状测量方法，其测量硅晶圆的DIC缺陷的形状，其特征在于，包含以下工序：
使用粒子计数器，检测所述硅晶圆的主面上的DIC缺陷；
特定该检测到的DIC缺陷的位置坐标；以及
使用该特定的位置坐标，通过相位偏移干涉法，测量所述检测到的DIC缺陷的至少包含高度或深度的形状。
2.根据权利要求1所述的DIC缺陷的形状测量方法，其特征在于，
所述硅晶圆的主面是器件制作面。
3.一种硅晶圆的研磨方法，其特征在于，
基于通过权利要求1或2所述的DIC缺陷的形状测量方法所测量出的所述DIC缺陷的形状来设定研磨加工余量，进行所述硅晶圆的研磨。
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