DE112019006459T5

DE112019006459T5 - Halbleiterwafer-Bewertungsverfahren und Herstellungsverfahren und Halbleiterwafer-Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112019006459T5
Application number: DE112019006459.2T
Authority: DE
Inventors: Takahiro NAGASAWA; Masahiro Murakami
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-09-09
Also published as: JP2020106399A; JP7103211B2; WO2020137194A1; TW202024614A; KR20210084633A; CN113227770A; KR102566201B1; US20220102225A1; TWI745781B

Abstract

Bereitgestellt wird ein Bewertungsverfahren für einen Halbleiterwafer mit einer polierten Oberfläche, wobei das Verfahren einschließt: einen Reinigungsprozess der Reinigung des Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit, Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung, sowie Unterscheiden des Typs des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers auf Basis der bei der Messung erhaltenen Ergebnisse entsprechend den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards. Tabelle A

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität vor der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-245448 , angemeldet am 27. Dezember 2018, deren vollständige Offenbarung insbesondere hierin aufgenommen ist.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterwafer-Bewertungsverfahren und ein Halbleiterwafer-Herstellungsverfahren sowie ein Halbleiterwafer-Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren, und betrifft speziell ein Bewertungsverfahren und ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterwafers mit einer polierten Oberfläche sowie ein Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren eines Halbleiterwafers mit einer polierten Oberfläche.
Hintergrund der Erfindung
Eine Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung (siehe beispielsweise die offenbarte japanische Patentveröffentlichung Nr. 20016-212009 (deren vollständige Offenbarung insbesondere hierin aufgenommen ist)) wird weithin verwendet als Vorrichtung zur Bewertung eines Halbleiterwafers.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Bewertung mit der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung wird durchgeführt mittels Bestrahlen einer Oberfläche eines zu bewertenden Halbleiterwafers mit Licht und Detektieren von Licht (Streulicht und reflektiertes Licht), abgestrahlt von der Oberfläche, wodurch das Vorhandensein und/oder die Größe von Defekten und Fremdkörpern auf dem Halbleiter bewertet wird.
Unter den Halbleiterwafern ist ein polierter Wafer ein Halbleiterwafer, welcher hergestellt wird, indem selbiger verschiedene Prozesse durchläuft, einschließend einen Polierprozess, und die Oberfläche des Wafers (die äußerste Oberfläche) ist eine polierte Oberfläche. Hierin bezieht sich „polierte Oberfläche“ auf eine Oberfläche, welcher hochglanzpoliert worden ist (auch als Hochglanz-Abschluss bezeichnet). Verschiedene Arten von Defekten und Fremdkörpern können auf der polierten Oberfläche vorhanden sein. Die Ursache für das Auftreten dieser Defekte und Fremdkörper variiert, und daher variieren die Lösungen zur Verringerung von Defekten und Fremdkörpern ebenso (Aufarbeitung, Prozesssteuerung usw.). Wenn daher der Typ des Defekts oder Fremdkörpers, welcher auf einer polierten Oberfläche vorhanden ist, unterschieden werden kann, dann ermöglicht es der Einsatz einer Lösung, welche auf diesen Typ zugeschnitten ist, einen polierten Wafer mit wenigen Defekten oder Fremdkörpern bereitzustellen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein neuartiges Bewertungsverfahren bereit, welches in der Lage ist, den Typ eines Defekts oder eines Fremdkörpers, welcher auf einer polierten Oberfläche eines polierten Wafers vorhanden ist, zu unterscheiden.
Die auf der polierten Oberfläche des polierten Wafers vorhandenen Defekte und Fremdkörper wird werden im Allgemeinen eingeteilt in Partikel und in durch Polieren induzierte Defekte (PID). Partikel sind Fremdkörper, die an der polierten Oberfläche anhaften, und PID sind konvexe Defekte, die bei einem Polierprozess eingeführt werden. Da Partikel Fremdkörper sind, die an der Oberfläche der polierten Oberfläche anhaften, geht man üblicherweise davon aus, dass die Partikel in einfacher Weise entfernt werden können durch eine Reinigungsbehandlung, welche gewöhnlich an einem Halbleiterwafer durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu sind PID Defekte und würden somit durch eine derartige Reinigungsbehandlung nicht entfernt werden. Um mit Hinblick darauf zwischen Partikeln und PID zu unterscheiden, kann ein Fall erwogen werden, in welchem ein Merkmal, das vor einem bestimmten Reinigungsprozess als Lichtpunktdefekt (LPD) gemessen werden kann, jedoch nach diesem Reinigungsprozess nicht gemessen wird, als Partikel charakterisiert wird, und ein Merkmal, das sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess als LPD gemessen wird, als PID charakterisiert wird. Allerdings entdeckten die Erfinder während wiederholter Untersuchungen, dass ein Phänomen auftritt, bei welchem die Anzahl zurückbleibender Partikel nach einem gegebenen Reinigungsprozess ansteigt, wenn die Reinigungsleistung des Reinigungsprozesses verringert wird durch, beispielsweise, wiederholtes Verwenden derselben Reinigungsflüssigkeit und deren Zersetzung. Diesbezüglich entschieden die Erfinder, einen Partikel, welcher durch einen gegebenen Reinigungsprozess (einem zu untersuchenden Reinigungsprozess) entfernt wird, als „normalen Partikel“ zu kategorisieren, und einen Partikel, welcher nach einem gegebenen Reinigungsprozess zurückbleibt, als „festhaftenden Partikel“. Wenn normale und festhaftende Partikel unterschieden werden können, kann eine Verringerung der Reinigungsleistung eines gegebenen Reinigungsprozesses beispielsweise detektiert werden durch Festsetzen einer Anzahl von festhaftenden Partikeln als Parameter oder dergleichen, und ein Zeitpunkt, zu welchem beispielsweise die beim Reinigungsprozess verwendete Reinigungsflüssigkeit gewechselt werden sollte, kann festgelegt werden. Allerdings sind der Defekt und der Fremdkörper, nach einem gegebenen Reinigungsprozess als LPD gemessen, nicht auf festhaftende Partikel beschränkt und können ebenso ein PID sein. Um eine Verringerung der Reinigungsleistung eines Reinigungsprozesses auf die oben beschriebene Weise zu detektieren, ist es dementsprechend auch erforderlich, zwischen festhaftenden Partikeln und PID unterscheiden zu können.
Unter Berücksichtigung des Obigen und infolge weiterer sorgfältiger Untersuchungen, um zwischen PID, normalen Partikeln und festhaftenden Partikeln zu unterscheiden, erdachten die Erfinder das untenstehende Bewertungsverfahren.
Das heißt, ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft:

ein Bewertungsverfahren für einen Halbleiterwafer (im Folgenden auch einfach als „Bewertungsverfahren“ bezeichnet,
welches ein Bewertungsverfahren für einen Halbleiterwafer mit einer polierten Oberfläche ist (im Folgenden auch einfach als „Bewertungsverfahren“ bezeichnet), und einschließt:
einen Reinigungsprozess der Reinigung des Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit;

Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; und Unterscheidung des Typs des Defekts oder des Fremdkörpers, gemessen als LPD, auf Basis der bei der obigen Messung erhaltenen Messergebnisse, entsprechend den folgenden Unterscheidungsstandards. Tabelle A

Messergebnis	Typ des Defekts oder Fremdkörpers
LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsprozess die Beziehung X < Y erfüllen	PID
LPD, welcher vor dem Reinigungsprozess detektiert wird, aber nach dem Reinigungsprozess nicht detektiert wird	Normaler Partikel
LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsprozess die Beziehung X ≥ Y erfüllen	Festhaftender Partikel

Ein „normaler Partikel“ ist, wie oben beschrieben, ein Fremdkörper, welcher entfernt werden kann durch Reinigung mittels eines gegebenen Reinigungsprozesses (eines zu untersuchenden Reinigungsprozesses). Bei dem obigen Bewertungsverfahren wird ein LPD, der zwar vor dem Reinigungsprozess, nicht jedoch nach dem Reinigungsprozess detektiert wird, als „normaler Partikel“ charakterisiert.
Im Gegensatz dazu sind Defekte oder Fremdkörper, welche durch den obigen Reinigungsprozess nicht entfernt werden, „festhaftende Partikel“ und „PID“. Da festhaftende Partikel und PID durch den obigen Reinigungsprozess nicht entfernt werden, werden beide als LPD gemessen.
In Bezug darauf ergaben die Untersuchungen durch die Erfinder, dass bei „festhaftenden Partikeln“ sich entweder eine Detektionsgröße vor und nach einem Reinigungsprozess nicht ändert oder die Detektionsgröße nach dem Reinigungsprozess kleiner ist. Als Grund wird vermutet, dass sich aufgrund des Reinigungsprozesses ein Teilbereich der festhaftenden Partikel auflöst und kleiner wird.
Andererseits ergaben die Untersuchungen der Erfinder, dass für „PID“, anders als für festhaftende Partikel, die Detektionsgröße nach dem Reinigungsprozess größer ist als die Detektionsgröße vor dem Reinigungsprozess. Als Grund dafür wird angenommen, dass PID eine Rolle ähnlich einer Maske spielen, wenn die polierte Oberfläche durch den Reinigungsprozess geätzt und selektiv hinterlassen wird.
„PID“, „normale Partikel“ und „festhaftende Partikel“ können unterschieden werden entsprechend den in Tabelle A oben angeführten Unterscheidungsstandards, welche festgelegt werden auf Basis von Phänomen, die sich durch die oben beschriebenen Untersuchungen der Erfinder neu ergeben haben. Infolgedessen kann beispielsweise eine Verringerung der Reinigungsleistung eines Reinigungsprozesses detektiert werden. Dies ermöglicht es, zu entscheiden, dass die Notwendigkeit eines Wechsels der Reinigungsflüssigkeit vorliegt und/oder zu beurteilen, ob ein Halbleiterwafer nach dem Reinigungsprozess erneut gereinigt werden muss. Darüber hinaus ermöglicht beispielsweise das Festsetzen der Anzahl der als LPD gemessenen PID als Parameter außerdem das Beurteilen der Notwendigkeit eines erneuten Polierens und/oder beispielsweise die Notwendigkeit der Prozesssteuerung eines Polierprozesses.
Bei einem Aspekt kann der obige Reinigungsprozess ein Reinigungsprozess sein, der durchgeführt wird mit einer Reinigungsflüssigkeit, welche eine oder mehr Arten von anorganischer Säure enthält.
Bei einem Aspekt kann der obige Reinigungsprozess HF-Reinigung und SC-1-Reinigung einschließen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft:

ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterwafers mit einer polierten Oberfläche (im Folgenden auch einfach bezeichnet als „Herstellungsverfahren“), welches einschließt:
- Hochglanzpolieren eines Halbleiterwafers, um eine polierte Oberfläche zu bilden; Durchführen eines Reinigungsprozesses zur Reinigung des Halbleiterwafers, welcher mit der polierten Oberfläche bereitgestellt wird, mit einer oder mehrerer Arten von Reinigungsflüssigkeit;
- Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; und
- Unterscheiden des Typs des Defekts oder Fremdkörpers, gemessen als LPD, auf Basis der bei der obigen Messung erhaltenen Messergebnisse, entsprechend den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards, und fernereinschließt:
- Unterziehen eines Halbleiterwafers, der auf Basis der Ergebnisse der obigen Unterscheidung als akzeptables Produkt bewertet worden ist, einem Vorbereitungsvorgang, welcher den Halbleiterwafer als Endprodukt liefert.

Bei einem Aspekt kann das obige Herstellungsverfahren ferner einschließen: das Unterziehen eines Halbleiterwafers, der als Ergebnis der obigen Unterscheidung als inakzeptables Produkt beurteilt worden ist, einem Aufarbeitungsvorgang, und Unterziehen eines nach dem Aufarbeitungsvorgang vorliegenden Halbleiterwafers einem Vorbereitungsvorgang, welcher den Halbleiterwafer als Endprodukt liefert.
Bei einem Aspekt kann der obige Aufarbeitungsvorgang wenigstens ein Vorgang sein, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Polierprozess und einem Reinigungsprozess.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft:

ein Halbleiterwafer-Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren (im Folgenden auch einfach bezeichnet als „Steuerungsverfahren“),
wobei ein Herstellungsprozess, der einer Steuerung unterzogen werden soll, einschließt:
- Durchführen eines Polierprozesses für das Hochglanzpolieren eines Halbleiterwafers, um eine polierte Oberfläche zu bilden; und
- Durchführen eines Reinigungsprozesses zur Reinigung des mit der polierten Oberfläche bereitgestellten Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit,
- wobei das Verfahren einschließt:
Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; und
Unterscheiden des Typs des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers auf Basis der Messergebnisse, welche bei der obigen Messung erhalten wurden,
entsprechend den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards, und wobei das Verfahren ferner einschließt:
- Beurteilen der Notwendigkeit eines oder beider von: Prozesssteuerung des Polierprozesses und Prozesssteuerung des Reinigungsprozesses auf Basis der Ergebnisse der obigen Unterscheidung.

Bei einem Aspekt kann die obige Steuerung des Reinigungsprozesses das Wechseln der einen oder mehreren Arten von Reinigungsflüssigkeit, welche im obigen Reinigungsprozess verwendet werden, einschließen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Typ der auf der polierten Oberfläche des polierten Wafers vorhandenen verschiedenen Defekte und Fremdkörper unterschieden werden.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Halbleiterwafer-Bewertungsverfahren
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bewertungsverfahren eines Halbleiterwafers mit einer polierten Oberfläche, welches einschließt: einen Reinigungsprozess zur Reinigung des Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit, Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung, und Unterscheiden des Typs des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers, auf Basis von Messergebnissen, erhalten bei der obigen Messung, entsprechend den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards. Im Folgenden wird das Bewertungsverfahren detaillierter beschrieben.
Zu bewertender Halbleiterwafer
Der durch das obige Bewertungsverfahren zu bewertende Halbleiterwafer ist ein Halbleiterwafer mit einer polierten Oberfläche (eine Oberfläche, die hochglanzpoliert wurde), d.h. ein polierter Wafer. Der Halbleiterwafer kann einer von verschiedenen Typen von Halbleiterwafern sein, wie beispielsweise ein Siliciumwafer. Der Durchmesser des Wafers kann beispielsweise 200 mm, 300 mm oder 450 mm betragen, ist jedoch nicht speziell beschränkt.
Reinigungsprozess
Bei dem obigen Bewertungsverfahren durchläuft der zu bewertende Halbleiterwafer eine LPD-Messung mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung sowohl vor als auch nach Durchführen des Reinigungsprozesses. Bei dem Reinigungsprozess, welcher zwischen diesen beiden LPD-Messungen erfolgt, wird der Halbleiterwafer mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit gereinigt. Ein solcher Reinigungsprozess kann als Reinigungsflüssigkeit eine Art oder zwei oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit verwenden, welche gewöhnlich zur Reinigung von Halbleiterwafern verwendet werden, wie beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit, die eine oder mehr Arten von anorganischer Säure enthält. Beispiele einer Reinigungsflüssigkeit, welche eine anorganische Säure enthält, können einschließen: eine wässrige Lösung, enthaltend eine oder mehr Arten von anorganischer Säure wie Wasserstofffluorid (HF), H₂O₂, Salzsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. Die Konzentration der anorganischen Säure in der Reinigungsflüssigkeit kann eine Konzentration sein, welche gewöhnlich bei der Reinigung eines Halbleiterwafers verwendet wird und ist nicht speziell beschränkt. Bei einem Aspekt kann der Reinigungsprozess, welcher zwischen den zwei LPD-Messungen erfolgt, HF-Reinigung und SC-1-Reinigung einschließen. „HF-Reinigung“ ist eine Reinigungsbehandlung mit Fluorwasserstoffsäure (wässrige Lösung von Wasserstofffluorid), und die Konzentration an Wasserstofffluorid in der Fluorwasserstoffsäure kann beispielsweise 0,05 bis 5 Massen-% betragen. „SC-1-Reinigung“ (Standard-Cleaning-1) ist eine Reinigungsbehandlung mit einer SC1-Flüssigkeit, bei welcher Ammoniakwasser, Wasserstoffperoxid-Lösung und H₂O vermischt werden. Die Ammoniak-Konzentration im Ammoniakwasser kann beispielsweise 25 bis 35 Massen-% betragen, und die H₂O₂-Konzentration in der Wasserstoffperoxid-Lösung kann beispielsweise 25 bis 35 Massen-% betragen. Ein Mischungsverhältnis von Ammoniakwasser, Wasserstoffperoxid-Lösung und H₂O in der SC1-Flüssigkeit kann beispielsweise ein Ammoniakwasser-Volumen von 0,1 bis 1 und ein Wasservolumen von 5 bis 15 sein, mit dem Volumen der Wasserstoffperoxid-Lösung als Referenz (behandelt als „1“). Zusätzlich kann die Reinigung durchgeführt werden durch Eintauchen des Wafers in die jeweilige Reinigungsflüssigkeit. Die Eintauch-Zeit des Wafers in der jeweiligen Reinigungsflüssigkeit kann beispielsweise auf 0,5 bis 10 min gesetzt werden, ist aber nicht speziell beschränkt und kann entsprechend dem Reinigungsgrad nach Bedarf entschieden werden.
LPD-Messung
Die LPD-Messung wird durchgeführt unter Verwendung einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung. Eine Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung mit bekanntem Aufbau als Vorrichtung zur Untersuchung einer Halbleiterwafer-Oberfläche, welche auch Lichtstreuungs-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung, Oberflächen-Inspektor oder dergleichen genannt wird, kann ohne jegliche Beschränkung als Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung verwendet werden. Gewöhnlich verwendet die Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung Laserlicht, um die Oberfläche des zu bewertenden Halbleiterwafers zu scannen und detektiert einen Defekt oder eine Anomalie als LPD auf der Wafer-Oberfläche unter Verwendung von abgestrahltem Licht (Streulicht oder reflektiertes Licht). Zusätzlich kann die Größe und/oder Position des Defekts oder der Anomalie erkannt werden durch Messen des vom LPD abgestrahlten Lichts. Ultraviolettes Licht, sichtbares Licht oder dergleichen kann als Laserlicht verwendet werden, und die Wellenlänge des Laserlichts ist nicht speziell beschränkt. Ultraviolettes Licht wird genommen, um sich auf Licht in einem Wellenlängenbereich von kleiner als 400 nm zu beziehen, und sichtbares Licht wird genommen, um sich auf Licht in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 600 nm zu beziehen. Ein Analytik-Teil der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung rechnet gewöhnlich die Größe des von der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung detektierten LPD in die Größe des Defekts oder der Anomalie um, basierend auf einen Korrelationsausdruck für die Größe eines Standard-Partikels und der Größe eines durch den Standard-Partikel erzeugten LPD. Ein Analytik-Teil, welcher ein solches Umrechnen vornimmt, schließt einen Personal Computer (PC) mit installierter Umrechnungssoftware ein, und der Aufbau des Analytik-Teils ist wohlbekannt. Die in Tabelle A angeführten detektierten Größen können die Größe des LPD sein oder können die durch Umrechnen gefundene Größe des Defekts oder der Anomalie sein, wie oben beschrieben. Spezielle Beispiele von kommerziell erhältlichen Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtungen können beispielsweise die Surfscan-Serien SP1, SP2, SP3 oder SP5 einschließen, hergestellt durch die KLA-Tencor Corporation. Diese Vorrichtungen sind nur Beispiele und andere Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung können ebenso verwendet werden.
Unterscheiden eines Defekts oder einer Anomalie

Bei dem oben beschriebenen Bewertungsverfahren wird der Typ des Defekts oder Fremdkörpers, welcher als LPD gemessen wurde, unterschieden entsprechend den in Tabelle A unten angeführten Unterscheidungsstandards, auf Basis der Ergebnisse der LPD-Messungen, durchgeführt sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess. Die diesbezüglichen Details der Untersuchungen durch die Erfinder sind so, wie zuvor beschrieben. Tabelle A

„PID“, „normale Partikel“ und „festhaftende Partikel“ können unterschieden werden gemäß dem oben beschriebenen Bewertungsverfahren.

Halbleiterwafer-Herstellungsverfahren
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines Halbleiterwafers mit einer polierten Oberfläche, d.h. einen polierten Wafer, welches das Hochglanzpolieren eines Halbleiterwafers einschließt, um eine polierte Oberfläche zu bilden; Durchführen eines Reinigungsprozesses zur Reinigung des mit der polierten Oberfläche bereitgestellten Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit; Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; sowie Unterscheiden des Typs des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers auf Basis von Messergebnissen, erhalten bei der obigen Messung, entsprechend den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards, und ferner einschließend das Unterziehen eines Halbleiterwafers, welcher auf Basis der Ergebnisse der Unterscheidung als akzeptables Produkt beurteilt worden ist, einem Vorbereitungsvorgang, der den Halbleiterwafer als Endprodukt liefert.
Ein polierter Wafer kann hergestellt werden durch Herstellungsprozesse, welche einschließen: das Schneiden (Abschneiden) eines Wafers von einem Halbleiter-Ingot, wie beispielsweise einem Silicium-Einkristall-Ingot, Anschrägen, Grobpolieren (beispielsweise Läppen), Ätzen, Hochglanzpolieren (abschließendes Polieren), sowie einen Reinigungsprozess, durchgeführt entweder zwischen den Bearbeitungsprozessen oder nach den Bearbeitungsprozessen. Bei dem obigen Herstellungsverfahren erfolgt die LPD-Messung an der polierten Oberfläche (die Oberfläche, welche hochglanzpoliert wurde) des polierten Wafers sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess. In Bezug auf diesen Reinigungsprozess kann auf die vorherigen Beschreibungen, die den Reinigungsprozess im obigen Bewertungsverfahren betreffen, verwiesen werden. Zusätzlich kann, bei einem Aspekt, ein weiterer Reinigungsprozess eingeschlossen werden, vor dem Reinigungsprozess, der vor der LPD-Messung erfolgt. Auch in Bezug auf diesen weiteren Reinigungsprozess, der eingeschlossen werden kann, kann auf die vorherigen Beschreibungen, die den Reinigungsprozess beim obigen Bewertungsverfahren betreffen, verwiesen werden.
Bei dem obigen Herstellungsverfahren wird der Typ des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers unterschieden, basierend auf den Ergebnissen der LPD-Messungen, durchgeführt sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess, gemäß den oben in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards. Anschließend wird ein Halbleiterwafer, der auf Basis der auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse des Unterscheidens als akzeptables Produkt beurteilt wird, einem Vorbereitungsvorgang unterzogen, welcher den Halbleiter als Endprodukt liefert. Die Beurteilungs-Standards zur Beurteilung eines akzeptablen Produkts sind nicht speziell beschränkt und können nach Wunsch definiert werden entsprechend einem im Reinigungsprozess benötigten Grad an Reinigung, welcher durchgeführt wird zwischen den beiden LPD-Messungen, sowie einem Ausmaß an PID-Verringerung, wie für das Halbleiterwafer-Endprodukt benötigt. Mittels Durchführen der Beurteilung der Akzeptabilität auf diese Weise kann ein Halbleiterwafer mit wenigen Partikeln oder PID dem Markt in verlässlicher Weise bereitgestellt werden. Zusätzlich kann die Akzeptabilität bei dem obigen Herstellungsverfahren mittels Ausführen einer LPD-Messung, die als zerstörungsfreie Untersuchung erfolgen kann, beurteilt werden während einer Runde des Herstellungsprozesses, welche bis zur Auslieferung des polierten Wafers erfolgt. Beispiele für die Vorbereitung zur Auslieferung als Halbleiterwafer-Endprodukt können eine Nachbearbeitung einschließen wie beispielsweise einen weiteren Reinigungsprozess, ein Verpacken oder dergleichen.
Andererseits kann ein Halbleiterwafer, der auf Basis der Beurteilungsergebnisse als inakzeptables Produkt beurteilt worden ist, einem Aufarbeitungsvorgang unterzogen werden. Beispielsweise kann bei einem Halbleiterwafer, der als inakzeptables Produkt beurteilt worden ist, weil die Anzahl der LPD, die als PID charakterisiert wurden, ein erlaubtes Ausmaß für ein akzeptables Produkt überschreiten, dieser Halbleiterwafer einen Polierprozess als Aufarbeitungsvorgang durchlaufen, um die PID zu verringern. Zusätzlich kann bei einem Halbleiterwafer, der als inakzeptables Produkt beurteilt wurde, weil die Anzahl der LPD, welche als festhaftende Partikel charakterisiert wurden, ein erlaubtes Ausmaß für ein akzeptables Produkt überschreiten, dieser Halbleiterwafer einen Reinigungsprozess als Aufarbeitungsvorgang durchlaufen, um die festhaftenden Partikel zu verringern. Auf diese Weise wird ein Halbleiterwafer, der als inakzeptables Produkt beurteilt wurde, einem Vorbereitungsvorgang zur Auslieferung als Endprodukt unterzogen nach Durchlaufen des Aufarbeitungsvorgangs, wodurch ein Halbleiterwafer mit wenigen Partikeln oder PID dem Markt in verlässlicher Weise bereitgestellt werden kann. Gemeinhin bekannte Techniken für das Polieren und Reinigen eines Halbleiterwafers können angewandt werden für den als Aufarbeitungsvorgang durchgeführten Polier- und Reinigungsprozess.
Halbleiterwafer-Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Halbleiterwafer-Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren, wo ein zu steuernder Herstellungsprozess das Durchführen eines Polierprozesses für das Unterziehen eines Halbleiterwafers einer Polier-Behandlung einschließt, um eine polierte Oberfläche zu bilden; und Durchführen eines Reinigungsprozesses zur Reinigung des mit der polierten Oberfläche bereitgestellten Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit, und die Messung eines LPD auf der polierten Oberfläche einschließt, sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess, mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; und Unterscheiden des Typs des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers, basierend auf Messergebnisse, welche erhalten wurden beim obige Messen, entsprechend den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards, und ferner das Beurteilen der Notwendigkeit von einem oder beiden von einer Steuerung des Polierprozesses und einer Steuerung des Reinigungsprozesses einschließt auf Basis der Ergebnisse der obigen Unterscheidung.
Der zu steuernde Herstellungsprozess kann ein Herstellungsprozess sein, der gewöhnlich durchgeführt wird als ein Prozess zur Herstellung eines polierten Wafers. Bei dem obigen Steuerungsverfahren wird ein polierter Wafer, der hergestellt wurde durch einen zu steuernden Herstellungsprozess, einer LPD-Messung unterzogen, sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess. In Bezug auf diesen Reinigungsprozess kann auf die vorherigen Beschreibungen, die den Reinigungsprozess im obigen Bewertungsverfahren betreffen, verwiesen werden. Zusätzlich kann, bei einem Aspekt, ein weiterer Reinigungsprozess eingeschlossen werden vor dem Reinigungsprozess, welcher vor der LPD-Messung erfolgt. Auch in Bezug auf diesen weiteren Reinigungsprozess, der eingeschlossen werden kann, kann auf die vorherigen Beschreibungen, die den Reinigungsprozess beim obigen Bewertungsverfahren betreffen, verwiesen werden.
In Bezug auf den Reinigungsprozess kann auf die vorherigen Beschreibungen, die den Reinigungsprozess betreffen, verwiesen werden. Zusätzlich kann, bei einem Aspekt, vor dem Reinigungsprozess, welcher vor der LPD-Messung erfolgt, ein weiterer Reinigungsprozess eingeschlossen werden. Auch in Bezug auf diesen weiteren Reinigungsprozess, der eingeschlossen werden kann, kann auf die vorherigen Beschreibungen, die den Reinigungsprozess beim obigen Bewertungsverfahren betreffen, verwiesen werden.
Die Steuerung des Polierprozesses schließt die Modifikation verschiedener Polierbedingungen ein, wie beispielsweise Wechseln der Polierschlämme, Modifizieren der Zusammensetzung einer Polierschlämme, Wechseln des Polierkissens, Modifizieren der Art des Polierkissens, Modifizieren der Betriebsbedingungen einer Poliervorrichtung und dergleichen. Die Steuerung des Reinigungsprozesses schließt ein: Modifizieren verschiedener Reinigungsbedingungen, wie beispielsweise Wechseln der Reinigungsflüssigkeit, Modifizieren der Zusammensetzung einer Reinigungsflüssigkeit, Modifizieren der Reinigungsdauer, Modifizieren der Anzahl von Malen, die ein Wafer gereinigt wird, Modifizieren der Betriebsbedingungen einer Reinigungsvorrichtung und dergleichen.
Bei dem obigen Steuerungsverfahren wird der Typ des als Defekt oder Fremdkörper gemessenen LPD unterschieden auf Basis der Ergebnisse der LPD-Messungen, welche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess durchgeführt werden, entsprechend den oben in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards. Anschließend wird die Notwendigkeit von einem oder beiden von Steuerung des Polierprozesses und Steuerung des Reinigungsprozesses beurteilt auf Basis der auf diese Weise erhaltenen Unterscheidungsergebnisse. Wenn beispielsweise die Anzahl von LPD, welche als PID charakterisiert wurden, ein erlaubtes Ausmaß für ein akzeptables Produkt überschreitet, kann nach Steuerung des Polierprozesses ein polierter Wafer mit wenigen PID hergestellt werden durch ein Beurteilen, dass das Steuern des Polierprozesses notwendig ist, sowie durch Steuern des Polierprozesses. Andererseits kann, wenn die Anzahl der LPD, welche als festhaftende Partikel charakterisiert wurden, ein für ein akzeptables Produkt erlaubtes Ausmaß überschreitet, nach Steuerung des Reinigungsprozesses ein polierter Wafer mit wenigen Partikeln hergestellt werden durch ein Beurteilen, dass ein Steuern des Reinigungsprozesses notwendig ist, sowie durch Steuern des Reinigungsprozesses, beispielsweise durch Wechseln der Reinigungsflüssigkeit.
Beispiele
Unten wird die vorliegende Erfindung weiter beschrieben auf Basis von Beispielen. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die in den Beispielen erläuterten Aspekte beschränkt.
Im Folgenden wurde das Surfscan der Serie SP5, hergestellt von der KLA-Tencor Corporation, als Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung, verwendet. Das KLA-Tencor-Corporation-Surfscan der Serie SP5 verfügt über ein Einfallsystem, und schließt, als das eine Einfallsystem, eine Ultraviolettlicht-Quelle ein, welche die Oberfläche des zu bewertenden Halbleiterwafers schräg mit Licht bestrahlt. Als Licht empfangendes System besitzt das Surfscan der Serie SP5 drei Licht empfangende Systeme: einen Dunkelfeld-schmal-schräg-Kanal (DNO-Kanal), einen Dunkelfeld-breit1-schräg-Kanal (DW1O-Kanal) und einen Dunkelfeld-breit2-schräg-Kanal (DW20-Kanal). Der DW1O-Kanal und der DW20-Kanal sind Licht empfangende Systeme auf einer Flachwinkel-Seite relativ zum DNO-Kanal. Die LPD-Messung unten wurde durchgeführt unter Verwendung des DW10-Kanals als Licht empfangendes System, aber der DNO-Kanal und der DW20-Kanal können ebenso verwendet werden.
Im Folgenden wird ein Defekt oder eine Anomalie als LPD detektiert durch Scannen des einfallenden Lichts über den gesamten Bereich der polierten Oberfläche des zu bewertenden polierten Wafers hinweg und, basierend auf der Größe des LPD, wird die Größe umgerechnet durch einen Analysator, mit welchem die Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung ausgestattet ist, und die Größe des Defekts oder der Anomalie (detektierte Größe) wird berechnet.
Die oben beschriebene HF-Reinigung ist eine Reinigung mit Fluorwasserstoffsäure, aufweisend eine Wasserstofffluorid-Konzentration von 0,05 bis 5 Massen%, und die unten beschriebene SC-1-Reinigung ist eine Reinigung mit einer SC1-Flüssigkeit, aufweisend ein Verhältnis von Ammoniakwasser, mit einer Ammoniak-Konzentration von 25 bis 35 Massen-%, zu Wasserstoffperoxid-Lösung, mit einer H₂O₂-Konzentration von 25 bis 35 Massen-%, zu H₂O von 0,5:1:10 (Volumenverhältnis). Jede Reinigung erfolgte durch Eintauchen des gesamten zu reinigenden Wafers in die jeweilige Reinigungsflüssigkeit für 0,5 bis 10 Minuten.
Ein Silicium-Einkristall-Wafer mit einer polierten Oberfläche, gebildet durch Hochglanzpolieren (polierter Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm) wurde hergestellt und der polierte Wafer einem ersten Reinigungsprozess unterzogen (HF-Reinigung und SC-1-Reinigung, ausgeführt in dieser Reihenfolge).
Eine erste LPD-Messung erfolgte an der polierten Oberfläche des nach dem ersten Reinigungsprozess vorliegenden polierten Wafers unter Verwendung der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung.
Der nach der ersten LPD-Messung vorliegende polierte Wafer wurde einem zweiten Reinigungsprozess unterzogen (HF-Reinigung und SC-1-Reinigung, ausgeführt in dieser Reihenfolge).
Eine zweite LPD-Messung erfolgte an der polierten Oberfläche des nach dem zweiten Reinigungsprozess vorliegenden polierten Wafers unter Verwendung der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung.
Die polierte Oberfläche des nach der zweiten LPD-Messung vorliegenden polierten Wafers wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht, und ein Defekt oder eine Anomalie auf der polierten Oberfläche wurde kategorisiert als PID oder Partikel. Die morphologische Untersuchung mit dem REM kann zwischen PID und Partikeln unterscheiden.
Auf Basis von LPD-Koordinaten-Daten wurde ein LPD, welcher bei der ersten LPD-Messung detektiert worden war, nicht aber bei der zweiten LPD-Messung, sowie ein LPD, der sowohl bei der ersten als auch der zweiten LPD-Messung detektiert worden war, entsprechend spezifiziert, und in Übereinstimmung mit den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards wurden verschiedene Arten von LPD unterschieden als eines von: einem PID, einem festhaftenden Partikel und einem normalen Partikel.
Als Beispiel für eine Unterscheidung von Defekten und Fremdkörpern auf Basis einer REM-Untersuchung, wurden zusätzlich ein PID, ein festhaftender Partikel und ein normaler Partikel unterschieden mit den untenstehenden Unterscheidungsstandards, basierend auf den LPD-Koordinaten-Daten und den Ergebnissen der Unterscheidung des Typs und der Angabe der Position des Defekts oder Fremdkörpers entsprechend der REM-Untersuchung. Ein Objekt, welches bei der ersten LPD-Messung als LPD detektiert worden war, nicht jedoch bei der REM-Untersuchung, wurde klassifiziert als „normaler Partikel“. Von den Defekten und Fremdkörpern, welche sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten LPD-Messung als LPD detektiert worden waren, wurde ein Objekt, das durch die REM-Untersuchung als Partikel charakterisiert worden war, klassifiziert als „festhaftender Partikel“. Von den Defekten und Fremdkörpern, welche sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten LPD-Messung als LPD detektiert worden waren, wurde ein Objekt, das durch die REM-Untersuchung als PID charakterisiert worden war, als „PID“ klassifiziert.
Bei Vergleich der Ergebnisse, erhalten durch die LPD-Messung, und der Ergebnisse, erhalten durch die REM-Untersuchung, wurden 86,5 % der Defekte oder Anomalien, welche durch die REM-Untersuchung als PID klassifiziert worden waren, bei der LPD-Messung ebenso als PID klassifiziert, 96,4 % der Defekte oder Anomalien, welche durch die REM-Untersuchung als festhaftende Partikel klassifiziert worden waren, wurden bei der LPD-Messung ebenso als festhaftende Partikel klassifiziert, und 99,3 % der Defekte oder Anomalien, welche durch die REM-Untersuchung als normale Partikel klassifiziert worden waren, wurden bei der LPD-Messung ebenso als normale Partikel klassifiziert.
Auf Basis der obigen Ergebnisse ist es möglich, zu bestätigen, dass PID, festhaftende Partikel und normale Partikel mit dem obigen Bewertungsverfahren mit den in Tabelle A angeführten Unterscheidungsstandards in genauer Weise unterschieden werden können. Die entsprechende morphologische Untersuchung von auf der polierten Oberfläche vorhandenen Defekten und Anomalien unter Verwendung eines REM und Unterscheiden von deren Typen erfordert einen langen Zeitraum. Im Gegensatz dazu kann die Unterscheidung auf Basis einer LPD-Messung mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung durchgeführt werden, ohne dass ein ähnlich langer Zeitraum erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung ist verwendbar auf dem Gebiet der Herstellung polierter Wafer.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018245448 [0001]

Claims

Bewertungsverfahren für einen Halbleiterwafer, wobei ein zu bewertender Halbleiterwafer eine polierte Oberfläche aufweist und das Verfahren umfasst: einen Reinigungsprozess zur Reinigung des Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit; Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; und Unterscheiden des Typs von Defekt oder Fremdkörper, welcher als LPD gemessen wurde, basierend auf den bei der Messung erhaltenen Messergebnissen, entsprechend den folgenden Unterscheidungsstandards. Tabelle A Messergebnis Typ des Defekts oder Fremdkörpers LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsprozess die Beziehung X < Y erfüllen PID LPD, welcher vor dem Reinigungsprozess detektiert wird, aber nach dem Reinigungsprozess nicht detektiert wird Normaler Partikel LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsprozess die Beziehung X ≥ Y erfüllen Festhaftender Partikel
Bewertungsverfahren für einen Halbleiterwafer nach Anspruch 1, wobei der Reinigungsprozess ein Reinigungsprozess ist, welcher durchgeführt wird mit einer Reinigungsflüssigkeit, welche eine oder mehr Arten von anorganischer Säure enthält.
Bewertungsverfahren für einen Halbleiterwafer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Reinigungsprozess HF-Reinigung und SC-1-Reinigung umfasst.
Herstellungsverfahren für einen Halbleiterwafer, aufweisend eine polierte Oberfläche, umfassend: Hochglanzpolieren eines Halbleiterwafers, um eine polierte Oberfläche zu bilden; Durchführen eines Reinigungsprozesses zur Reinigung des mit der polierten Oberfläche bereitgestellten Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit; Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; und Unterscheiden des Typs des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers auf Basis der bei der Messung erhaltenen Messergebnisse entsprechend den folgenden Unterscheidungsstandards: Tabelle A Messergebnis Typ des Defekts oder Fremdkörpers LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsprozess die Beziehung X < Y erfüllen PID LPD, welcher vor dem Reinigungsprozess detektiert wird, aber nach dem Reinigungsprozess nicht detektiert wird Normaler Partikel LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsorozess die Beziehung X ≥ Y erfüllen Festhaftender Partikel

und ferner umfassend: Unterziehen eines Halbleiterwafers, welcher auf Basis der Unterscheidung als akzeptables Produkt beurteilt wird, einem Vorbereitungsvorgang, welcher den Halbleiterwafer als Endprodukt liefert.
Herstellungsverfahren für einen Halbleiterwafer nach Anspruch 4, ferner umfassend: Unterziehen eines Halbleiterwafers, welcher als Ergebnis der Unterscheidung als inakzeptables Produkt beurteilt wurde, einem Aufarbeitungsvorgang; und Unterziehen eines nach einem Aufarbeitungsvorgang vorliegenden Halbleiterwafers einem Vorbereitungsvorgang, welcher den Halbleiterwafer als Endprodukt liefert.
Herstellungsverfahren für einen Halbleiterwafer nach Anspruch 5, wobei der Aufarbeitungsvorgang wenigstens ein Vorgang ist, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Polierprozess und einem Reinigungsprozess.
Halbleiterwafer-Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren, wobei ein zu steuernder Herstellungsprozess umfasst: Durchführen eines Polierprozesses des Hochglanzpolierens eines Halbleiterwafers, um eine polierte Oberfläche zu bilden; und Durchführen eines Reinigungsprozesses des Reinigens des mit der polierten Oberfläche bereitgestellten Halbleiterwafers mit einer oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit, und Wobei das Verfahren umfasst: Messen eines LPD der polierten Oberfläche sowohl vor als auch nach dem Reinigungsprozess mit einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung; und Unterscheiden des Typs des als LPD gemessenen Defekts oder Fremdkörpers auf Basis der bei der Messung erhaltenen Messergebnisse entsprechend den folgenden Unterscheidungsstandards: Tabelle A Messergebnis Typ des Defekts oder Fremdkörpers LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsprozess die Beziehung X < Y erfüllen PID LPD, welcher vor dem Reinigungsprozess detektiert wird, aber nach dem Reinigungsprozess nicht detektiert wird Normaler Partikel LPD, bei welchem eine Detektionsgröße X vor dem Reinigungsprozess und eine Detektionsgröße Y nach dem Reinigungsprozess die Beziehung X ≥ Y erfüllen Festhaftender Partikel

und wobei das Verfahren ferner umfasst: Beurteilen der Notwendigkeit eines oder beider von: Steuern des Polierprozesses und Steuern des Reinigungsprozesses auf Basis der Ergebnisse der Unterscheidung.
Halbleiterwafer-Herstellungsprozess-Steuerungsverfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuern des Reinigungsprozesses das Wechseln der einen oder mehr Arten von Reinigungsflüssigkeit umfasst, welche im Reinigungsprozess verwendet werden.