JP6507979B2 - 半導体ウェーハの評価方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェーハの評価方法に関し、詳しくは、研磨面を有する半導体ウェーハの評価方法に関する。
更に本発明は、上記評価方法による評価が行われた、研磨面を有する半導体ウェーハに関する。
更に本発明は、上記評価方法による評価が行われた、研磨面を有する半導体ウェーハに関する。
半導体ウェーハの欠陥や表面に付着した異物の評価方法としては、レーザー表面検査装置で検出される輝点（LPD；Light Point Defect）に基づく方法が広く用いられている（例えば特許文献１参照）。この方法は、評価対象の半導体ウェーハ表面に光を入射させ、この表面からの放射光（散乱光および反射光）を検出することで、半導体ウェーハの欠陥・異物の有無やサイズを評価するものである。
半導体ウェーハの中で、ポリッシュドウェーハ（polished wafer）は、研磨工程を含む各種工程を経て製造される半導体ウェーハであり、その表面（最表面）は研磨面である。ここで研磨面とは、鏡面研磨（鏡面仕上げとも呼ばれる。）が施された面をいうものとする。ポリッシュドウェーハの表面（研磨面）には、表面付着異物と、鏡面研磨やその前後に行われた各種工程に起因して発生した欠陥（以下、「加工起因欠陥」と呼ぶ。）とが存在し得る。これら表面付着異物および加工起因欠陥を検出することができれば、検出結果に基づきそれらの発生原因を除去するなどの製造工程の管理を行うことで、加工起因欠陥・表面付着異物が少ないポリッシュドウェーハを提供することが可能となる。
そこで本発明の目的は、加工起因欠陥・表面付着異物を検出することにより、研磨面を有する半導体ウェーハを評価する新たな評価方法を提供することにある。
レーザー表面検査装置は、入射系と受光系から構成される。この点に関し、特許文献１には、２種類の入射系を備えたレーザー表面検査装置を用いて、研磨工程において導入された欠陥や異物を検出する手法が記載されている。これに対し本発明者は鋭意検討を重ねた結果、一入射系からの入射光を用いる以下の評価方法：
研磨面を有する半導体ウェーハを、入射系および受光系を有するレーザー表面検査装置を用いて評価する方法であって、
一入射系から上記半導体ウェーハの研磨面に入射光を入射させ、この入射光が研磨面で反射または散乱することにより放射された放射光を、第一の受光系で受光することによって得られた測定結果１、第二の受光系で受光することによって得られた測定結果２、および第三の受光系で受光することによって得られた測定結果３に基づき、上記半導体ウェーハの上記研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、上記半導体ウェーハの評価を行うことを含み、
第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる、上記評価方法、
を新たに見出した。即ち、上記評価方法によれば、一入射系と、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる三種の受光系とを備えたレーザー表面検査装置により得られる三種の測定結果に基づき、上記異常種の検出が可能となる。
研磨面を有する半導体ウェーハを、入射系および受光系を有するレーザー表面検査装置を用いて評価する方法であって、
一入射系から上記半導体ウェーハの研磨面に入射光を入射させ、この入射光が研磨面で反射または散乱することにより放射された放射光を、第一の受光系で受光することによって得られた測定結果１、第二の受光系で受光することによって得られた測定結果２、および第三の受光系で受光することによって得られた測定結果３に基づき、上記半導体ウェーハの上記研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、上記半導体ウェーハの評価を行うことを含み、
第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる、上記評価方法、
を新たに見出した。即ち、上記評価方法によれば、一入射系と、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる三種の受光系とを備えたレーザー表面検査装置により得られる三種の測定結果に基づき、上記異常種の検出が可能となる。
更に本発明によれば、
上記評価方法による評価が行われた、研磨面を有する半導体ウェーハ、
も提供される。
上記評価方法による評価が行われた、研磨面を有する半導体ウェーハ、
も提供される。
本発明によれば、研磨面を有する半導体ウェーハの各種異常種の検出が可能となる。
［半導体ウェーハの評価方法］
本発明の一態様は、研磨面を有する半導体ウェーハを、入射系および受光系を有するレーザー表面検査装置を用いて評価する方法（以下、「評価方法」とも記載する。）に関する。上記評価方法は、一入射系から上記半導体ウェーハの研磨面に入射光を入射させ、この入射光が研磨面で反射または散乱することにより放射された放射光を、第一の受光系で受光することによって得られた測定結果１、第二の受光系で受光することによって得られた測定結果２、および第三の受光系で受光することによって得られた測定結果３に基づき、上記半導体ウェーハの上記研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、上記半導体ウェーハの評価を行うことを含み、第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる。
本発明の一態様は、研磨面を有する半導体ウェーハを、入射系および受光系を有するレーザー表面検査装置を用いて評価する方法（以下、「評価方法」とも記載する。）に関する。上記評価方法は、一入射系から上記半導体ウェーハの研磨面に入射光を入射させ、この入射光が研磨面で反射または散乱することにより放射された放射光を、第一の受光系で受光することによって得られた測定結果１、第二の受光系で受光することによって得られた測定結果２、および第三の受光系で受光することによって得られた測定結果３に基づき、上記半導体ウェーハの上記研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、上記半導体ウェーハの評価を行うことを含み、第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる。
以下、上記評価方法について、更に詳細に説明する。以下において、研磨面を有する半導体ウェーハを、ポリッシュドウェーハとも記載する。
＜レーザー表面検査装置＞
上記評価方法において用いるレーザー表面検査装置（以下、単に「表面検査装置」とも記載する。）は、
・一入射系と、
・受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる３つの受光系（第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系）と、
を備えている。かかる表面検査装置では、一入射系から評価対象の半導体ウェーハの研磨面に入射した光が研磨面上の各所で反射または散乱することにより放射された放射光が、上記３つの受光系で受光される。放射光が放射する方向（詳しくは、反射光の反射角度または散乱光の散乱角度）および偏光特性は、加工起因欠陥や表面付着異物の存在により様々に変わり得る。それらが異なる様々な放射光を、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる上記３つの受光系で受光することにより、加工起因欠陥や表面付着異物を輝点として検出することが可能になると、本発明者は推察している。そのような入射系および受光系を備える表面検査装置の一例（概略構成図）を、図１に示す。図１中、入射光を実線矢印、放射光を点線矢印で模式的に示しているが、図中に示す入射方向および放射方向は例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
上記評価方法において用いるレーザー表面検査装置（以下、単に「表面検査装置」とも記載する。）は、
・一入射系と、
・受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる３つの受光系（第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系）と、
を備えている。かかる表面検査装置では、一入射系から評価対象の半導体ウェーハの研磨面に入射した光が研磨面上の各所で反射または散乱することにより放射された放射光が、上記３つの受光系で受光される。放射光が放射する方向（詳しくは、反射光の反射角度または散乱光の散乱角度）および偏光特性は、加工起因欠陥や表面付着異物の存在により様々に変わり得る。それらが異なる様々な放射光を、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる上記３つの受光系で受光することにより、加工起因欠陥や表面付着異物を輝点として検出することが可能になると、本発明者は推察している。そのような入射系および受光系を備える表面検査装置の一例（概略構成図）を、図１に示す。図１中、入射光を実線矢印、放射光を点線矢印で模式的に示しているが、図中に示す入射方向および放射方向は例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
図１に示す表面検査装置１０は、入射系および受光系として、
レーザー光源１００と、
レーザー光源１００から入射した光がポリッシュドウェーハ１の表面（研磨面）で散乱または反射することにより放射された放射光を受光する低角度側受光器１０１および１０２、ならびに高角度側受光器２０１と、
を備えている。図１に示す表面検査装置１０は、高角度側受光器が１つであり低角度側受光器が２つの構成であるが、かかる構成に限定されるものではなく、高角度側受光器が２つであり低角度側受光器が１つの構成であってもよい。また、２つの低角度側受光器の受光角は、同じであっても異なっていてもよい。この点は、高角度側受光器が２つの場合でも同様である。それら３つの受光器は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる。この点については、更に後述する。なお図１に示す表面検査装置１０では、低角度側受光器１０１および１０２は、ステージ１１上方全周において放射光を受光する構成であるが、放射光を受光できる構成であればよく図１に示す態様に限定されるものではない。
レーザー光源１００と、
レーザー光源１００から入射した光がポリッシュドウェーハ１の表面（研磨面）で散乱または反射することにより放射された放射光を受光する低角度側受光器１０１および１０２、ならびに高角度側受光器２０１と、
を備えている。図１に示す表面検査装置１０は、高角度側受光器が１つであり低角度側受光器が２つの構成であるが、かかる構成に限定されるものではなく、高角度側受光器が２つであり低角度側受光器が１つの構成であってもよい。また、２つの低角度側受光器の受光角は、同じであっても異なっていてもよい。この点は、高角度側受光器が２つの場合でも同様である。それら３つの受光器は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる。この点については、更に後述する。なお図１に示す表面検査装置１０では、低角度側受光器１０１および１０２は、ステージ１１上方全周において放射光を受光する構成であるが、放射光を受光できる構成であればよく図１に示す態様に限定されるものではない。
更に、表面検査装置１０は、ポリッシュドウェーハ１を載せるステージ１１を回転可能とする回転モータ１２および水平方向に移動可能とする可動手段（図示せず）を備えることにより、上記の各レーザー光源から入射する光の照射位置を変えることができる。これにより、ポリッシュドウェーハ１の表面の評価すべき領域または表面全域に光を順次照射し（走査し）、評価すべき領域または表面全域において異常種の検出を行うことが可能となる。
更に、ステージ１１の回転および水平方向の移動を制御する制御部１３と、上記の各受光器が受光した放射光の情報に基づき、検出された異常種の検出サイズを算出する演算部１４と、を備えている。また、ＰＣ（Personal Computer）１５は、制御部１３から光を照射した位置の位置情報を受信し、未照射位置へ光を照射するためにステージ１１を移動させる信号を送信する。更に、ＰＣ１５は、演算部１４から、検出された異常種の検出サイズに関する情報を受信し、測定結果１、測定結果２および測定結果３を生成することができる。
ただし、図１に概略を示す表面検査装置の構成は例示である。上記評価方法では、一入射系、ならびに受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる３つの受光系（第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系）を有する表面検査装置であれば、図１に示す構成の表面欠陥装置に限定されず、各種表面検査装置を用いることができる。例えば、一入射系および上記の３つの受光系を有する表面検査装置としては、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP5を用いることができる。
＜検出対象の異常種＞
上記評価方法における検出対象は、半導体ウェーハの上記研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種である。これら異常種は、評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面に一入射系から光を入射させ研磨面から光が放射（散乱または反射）されることにより、受光系において輝点として検出される。輝点を検出することにより、表面検査装置の演算部において、検出された輝点のサイズから、標準粒子のサイズに基づき、輝点をもたらした異常種のサイズ（検出サイズ）を算出することができる。標準粒子のサイズに基づく検出サイズの算出は、市販の表面検査装置に備えられている演算手段により、または公知の演算方法により、行うことができる。
上記評価方法における検出対象は、半導体ウェーハの上記研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種である。これら異常種は、評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面に一入射系から光を入射させ研磨面から光が放射（散乱または反射）されることにより、受光系において輝点として検出される。輝点を検出することにより、表面検査装置の演算部において、検出された輝点のサイズから、標準粒子のサイズに基づき、輝点をもたらした異常種のサイズ（検出サイズ）を算出することができる。標準粒子のサイズに基づく検出サイズの算出は、市販の表面検査装置に備えられている演算手段により、または公知の演算方法により、行うことができる。
表面付着異物は、ポリッシュドウェーハの製造工程等において付着する異物であり、一般にParticleと呼ばれる。
これに対して、加工起因欠陥は、ポリッシュドウェーハの製造工程における化学的または機械的な加工によりポリッシュドウェーハに導入される。例えば、加工起因欠陥の例としては、
・鏡面研磨または鏡面研磨の前に通常行われる粗研磨（例えばラッピング）等における研磨により導入されるライン状の凸状欠陥であるPID（Polished Induced Defect）；
・PIDの中でも比較的短い島状の形状のPIDであるShort PID；
・比較的なだらかな凹形状の欠陥であるShallow、
を挙げることができる。
これに対して、加工起因欠陥は、ポリッシュドウェーハの製造工程における化学的または機械的な加工によりポリッシュドウェーハに導入される。例えば、加工起因欠陥の例としては、
・鏡面研磨または鏡面研磨の前に通常行われる粗研磨（例えばラッピング）等における研磨により導入されるライン状の凸状欠陥であるPID（Polished Induced Defect）；
・PIDの中でも比較的短い島状の形状のPIDであるShort PID；
・比較的なだらかな凹形状の欠陥であるShallow、
を挙げることができる。
＜評価方法の具体的態様＞
次に、上記評価方法の具体的態様について、説明する。
次に、上記評価方法の具体的態様について、説明する。
（入射系）
一入射系から評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面に入射する入射光の波長は、特に限定されるものではない。入射光は、一態様では紫外光であるが、可視光またはその他の光であってもよい。ここで本発明における紫外光とは、４００ｎｍ未満の波長域の光をいい、可視光とは、４００〜６００ｎｍの波長域の光をいうものとする。
一入射系から評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面に入射する入射光の波長は、特に限定されるものではない。入射光は、一態様では紫外光であるが、可視光またはその他の光であってもよい。ここで本発明における紫外光とは、４００ｎｍ未満の波長域の光をいい、可視光とは、４００〜６００ｎｍの波長域の光をいうものとする。
一入射系から評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面に入射する入射光の入射角度は、上記研磨面と水平な全方向を０°、この研磨面と垂直な方向を９０°として、入射角度を最小０°から最大９０°で規定すると、０°以上９０°以下であることができ、０°超９０°未満の範囲であることが好ましい。
（受光系）
前述の通り、本発明の評価方法において用いる表面検査装置は、３つの受光系を有し、これら３つの受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる。一態様では、１つの受光系が評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面からの放射光を高角度側で受光する高角度受光系であり、他の２つの受光系が上記放射光を低角度側で受光する低角度受光系である。２つの低角度受光系の受光角は、同じであっても異なっていてもよい。ここで受光角に関して高角度（側）・低角度（側）とは、一方と他方との関係で相対的に定まるものであり、具体的な角度は限定されるものではない。一態様では、先に記載した入射角度と同様に評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面を基準に角度を規定する場合、高角度側での受光とは、８０°超〜９０°の範囲の受光角で受光することをいうことができ、低角度側での受光とは、０°〜８０°の範囲の受光角で受光することをいうことができる。また、他の一態様では、２つの受光系が高角度受光系であり、１つの受光系が低角度受光系であってもよい。この場合、２つの高角度受光系の受光角は、同じであっても異なっていてもよい。
前述の通り、本発明の評価方法において用いる表面検査装置は、３つの受光系を有し、これら３つの受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる。一態様では、１つの受光系が評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面からの放射光を高角度側で受光する高角度受光系であり、他の２つの受光系が上記放射光を低角度側で受光する低角度受光系である。２つの低角度受光系の受光角は、同じであっても異なっていてもよい。ここで受光角に関して高角度（側）・低角度（側）とは、一方と他方との関係で相対的に定まるものであり、具体的な角度は限定されるものではない。一態様では、先に記載した入射角度と同様に評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面を基準に角度を規定する場合、高角度側での受光とは、８０°超〜９０°の範囲の受光角で受光することをいうことができ、低角度側での受光とは、０°〜８０°の範囲の受光角で受光することをいうことができる。また、他の一態様では、２つの受光系が高角度受光系であり、１つの受光系が低角度受光系であってもよい。この場合、２つの高角度受光系の受光角は、同じであっても異なっていてもよい。
上記３つの受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なる。受光角については、上述の通りである。一方、「偏光選択性が異なる」とは、受光系が、偏光を選択して受光する性質（即ち、偏光選択性があること）、全方位光を受光する性質（即ち、偏光選択性がないこと）、および偏光の中でも特定の（または特定の範囲の）方位角を有する偏光を選択受光する性質の少なくとも１つが異なることをいう。受光系に偏光選択性を付与する手段は公知であり、例えば偏光フィルタを受光系に備えることにより偏光選択性を有する受光系を構成することができ、偏光フィルタの種類によって特定の（または特定の範囲の）方位角を有する偏光を選択受光する性質を受光系に付与することができる。
上記表面検査装置は、一態様では、１つの受光系が全方位光を受光し、他の２つの受光系が偏光を選択受光することができる。また、具体的な一態様では、１つの受光系が全方位光を受光し、他の２つの受光系が、方位角が異なる偏光をそれぞれ選択受光することができる。偏光を選択受光する２つの受光系について、一方の受光系に受光される偏光の方位角をθ1°とし、他方の受光系に受光される偏光の方位角をθ2°として、０°≦θ1°≦９０°かつ９０°≦θ2°≦１８０°であることができる。更に、好ましい具体的な一態様では、全方位光を受光する受光系の受光角は、偏光を選択受光する受光系より高角度であることができる。なお全方位光とは、非偏光とも呼ばれ、偏光ではない光である。これに対し偏光とは、特定の方向性（方位角）を持つ光である。
受光系に関して、より好ましい具体的な一態様は、以下の通りである。
第一の受光系は、全方位光を受光し、
第二の受光系は、方位角θ1°の偏光を受光し、
第三の受光系は、方位角θ2°の偏光を受光し、
第一の受光系の受光角は、第二の受光系および第三の受光系の受光角より高角度である。即ち、全方位光を受光する第一の受光系は、高角度受光系であり、偏光を受光する第二の受光系および第三の受光系は、低角度受光系である。更に、偏光を受光する２つの受光系（第二の受光系および第三の受光系）が受光する偏光の方位角は、θ1°＜θ2°である。
上記評価方法における検出対象は、研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種であるが、これら異常種の中でも、表面付着異物（一般に「Particle」と呼ばれる。）は、入射系から入射した入射光を、加工起因欠陥と比べて等方的に散乱する傾向がある。また換言すれば、加工起因欠陥は、入射系から入射した入射光を、表面付着異物と比べて異方的に散乱する傾向がある。本発明者は、かかる傾向に関して、上記のより好ましい具体的な一態様にかかる受光系を有する表面検査装置では、より方位角が小さい偏光を受光する第二の受光系は、ポリッシュドウェーハ表面（研磨面）からの反射光成分の抑制が可能であり、等方的な散乱をする表面付着異物からの散乱光を検出しやすいと考えている。これに対し、より方位角が大きい偏光を受光する第三の受光系は、上記第二の受光系と比べて、ポリッシュドウェーハ表面（研磨面）からの反射光成分の抑制効果は低いものの、異方的な散乱をする加工起因欠陥からの散乱光を高感度に検出することができると、本発明者は考えている。更に、上記の第二の受光系および第三の受光系とともに、これら２つの受光系よりも高角度側で全方位光を受光する第一の受光系を組み合わせることにより、各種異常種の検出感度をより高めることができると、本発明者は推察している。こうして、加工起因欠陥および表面付着異物をともに高感度に検出することが可能になると、本発明者は考えている。ただし以上は本発明者による推察を含むものであり、本発明を何ら限定するものではない。
第一の受光系は、全方位光を受光し、
第二の受光系は、方位角θ1°の偏光を受光し、
第三の受光系は、方位角θ2°の偏光を受光し、
第一の受光系の受光角は、第二の受光系および第三の受光系の受光角より高角度である。即ち、全方位光を受光する第一の受光系は、高角度受光系であり、偏光を受光する第二の受光系および第三の受光系は、低角度受光系である。更に、偏光を受光する２つの受光系（第二の受光系および第三の受光系）が受光する偏光の方位角は、θ1°＜θ2°である。
上記評価方法における検出対象は、研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種であるが、これら異常種の中でも、表面付着異物（一般に「Particle」と呼ばれる。）は、入射系から入射した入射光を、加工起因欠陥と比べて等方的に散乱する傾向がある。また換言すれば、加工起因欠陥は、入射系から入射した入射光を、表面付着異物と比べて異方的に散乱する傾向がある。本発明者は、かかる傾向に関して、上記のより好ましい具体的な一態様にかかる受光系を有する表面検査装置では、より方位角が小さい偏光を受光する第二の受光系は、ポリッシュドウェーハ表面（研磨面）からの反射光成分の抑制が可能であり、等方的な散乱をする表面付着異物からの散乱光を検出しやすいと考えている。これに対し、より方位角が大きい偏光を受光する第三の受光系は、上記第二の受光系と比べて、ポリッシュドウェーハ表面（研磨面）からの反射光成分の抑制効果は低いものの、異方的な散乱をする加工起因欠陥からの散乱光を高感度に検出することができると、本発明者は考えている。更に、上記の第二の受光系および第三の受光系とともに、これら２つの受光系よりも高角度側で全方位光を受光する第一の受光系を組み合わせることにより、各種異常種の検出感度をより高めることができると、本発明者は推察している。こうして、加工起因欠陥および表面付着異物をともに高感度に検出することが可能になると、本発明者は考えている。ただし以上は本発明者による推察を含むものであり、本発明を何ら限定するものではない。
ところで、先に記載したように、表面付着異物と加工起因欠陥とは、発生原因がそれぞれ異なるため、それらを低減するための手段も異なる。例えば、表面付着異物は、一般に洗浄により除去可能である。したがって、表面付着異物を低減するためには、洗浄を強化すればよい。一方、加工起因欠陥は、上述のように研磨等で導入されるため、加工起因欠陥を低減するためには、製造工程における各種条件の変更を検討することが望ましい。したがって、ポリッシュドウェーハの評価においては、表面付着異物と加工起因欠陥とを、判別して検出できることが望ましい。判別して検出することにより、表面付着異物と加工起因欠陥のそれぞれの発生数や存在状態（分布）の把握が可能になり、発生数や分布に応じて適切な低減手段を選択することが可能になるからである。この点に関して、上記のより好ましい一態様にかかる受光系を備える表面検査装置によれば、
高角度側で全方位光を受光する第一の受光系での受光により得られた測定結果１における検出の有無および検出サイズ；
低角度側で方位角θ１°の偏光を受光する第二の受光系での受光により得られた測定結果２における検出の有無および検出サイズ；ならびに、
低角度側で方位角θ２°（ただしθ１°＜θ２°）の偏光を受光する第三の受光系での受光により得られた測定結果３における検出の有無および検出サイズ、
からなる群から選ばれる判別基準に基づき、検出された異常種が加工起因欠陥であるか表面付着異物であるか判別することができる。このような判別が可能となる理由は、加工起因欠陥と表面付着異物は、発生原因の違いに起因し形状等が異なることにより光を散乱・反射する挙動が異なるため、受光角や偏光選択性が異なる受光系における検出の有無や検出サイズが異なることにあると、本発明者は考えている。
高角度側で全方位光を受光する第一の受光系での受光により得られた測定結果１における検出の有無および検出サイズ；
低角度側で方位角θ１°の偏光を受光する第二の受光系での受光により得られた測定結果２における検出の有無および検出サイズ；ならびに、
低角度側で方位角θ２°（ただしθ１°＜θ２°）の偏光を受光する第三の受光系での受光により得られた測定結果３における検出の有無および検出サイズ、
からなる群から選ばれる判別基準に基づき、検出された異常種が加工起因欠陥であるか表面付着異物であるか判別することができる。このような判別が可能となる理由は、加工起因欠陥と表面付着異物は、発生原因の違いに起因し形状等が異なることにより光を散乱・反射する挙動が異なるため、受光角や偏光選択性が異なる受光系における検出の有無や検出サイズが異なることにあると、本発明者は考えている。
上記のより好ましい一態様にかかる受光系を備える表面検査装置によれば、更に好ましくは、下記表１に示す基準にしたがい、検出された異常種が表面付着異物であるか加工起因欠陥であるか判別することができる。下記表１中、Ｘは、１．０＜Ｘ＜２．０である。Ｘが１．０＜Ｘ＜２．０の下記関係式および特定の受光系での検出の有無に基づく下記基準にしたがうことにより、加工起因欠陥と表面付着異物とを判別することが可能になる理由は、各受光系の受光角および／または偏光選択性の違い、ならびに加工起因欠陥と表面付着異物の光の散乱・反射の挙動の違いによるものと、本発明者は考えている。この点は、本発明者の鋭意検討により得られた、従来まったく知られていなかった新たな知見である。
上記Ｘは、１．０＜Ｘ＜２．０であり、１．３＜Ｘ＜１．６であることが好ましい。一例として、例えば、＝１．４であることができる。
上記評価方法の更に具体的な一態様は、実施例に基づき後述する。上記評価方法による評価により、ポリッシュドウェーハ表面の異常種の有無、異常種の存在数や存在位置（分布）等の、異常種に関する各種評価を行うことができる。
以上説明した評価方法によって評価を行い得られた評価結果に基づきポリッシュドウェーハの製造工程に、各種異常種を低減するための工程変更や保守（例えば製造条件の変更、製造装置の交換、洗浄、薬液の高品質化、等）を行うことによって、その後に異常種の少ない高品質なポリッシュドウェーハを、製品ウェーハとして提供することが可能となる。
また、製品として出荷する前のポリッシュドウェーハを上記評価方法により評価し、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたポリッシュドウェーハを製品ウェーハとして出荷することにより、高品質なポリッシュドウェーハを安定供給することが可能となる。なお閾値は、特に限定されるものではなく、製品ウェーハの用途等に応じて、適宜設定することができる。
即ち、上記評価方法は、ポリッシュドウェーハの工程管理や品質管理のために用いることができる。
また、製品として出荷する前のポリッシュドウェーハを上記評価方法により評価し、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたポリッシュドウェーハを製品ウェーハとして出荷することにより、高品質なポリッシュドウェーハを安定供給することが可能となる。なお閾値は、特に限定されるものではなく、製品ウェーハの用途等に応じて、適宜設定することができる。
即ち、上記評価方法は、ポリッシュドウェーハの工程管理や品質管理のために用いることができる。
［ポリッシュドウェーハ］
本発明の更なる態様は、上記評価方法による評価が行われた、研磨面を有する半導体ウェーハ（ポリッシュドウェーハ）に関する。かかるポリッシュドウェーハは、上記評価結果による評価によって、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたポリッシュドウェーハであることができる。
本発明の更なる態様は、上記評価方法による評価が行われた、研磨面を有する半導体ウェーハ（ポリッシュドウェーハ）に関する。かかるポリッシュドウェーハは、上記評価結果による評価によって、各種異常種の存在数が予め定めていた許容範囲内（閾値以下）であることが確認されたポリッシュドウェーハであることができる。
以下に、実施例に基づき本発明を更に説明する。ただし本発明は、実施例に示す態様に限定されるものではない。
１．輝点（ＬＰＤ）の検出および異常種のサイズ算出
評価対象のポリッシュドウェーハを準備し、表面検査装置として、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP5を用いて輝点の検出を行った。KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP5は、一入射系として、評価対象ウェーハの表面に入射光を斜め入射させる紫外光源を有し、受光系として、ＤＮＯ（Dark-Field Narrow Oblique）チャンネル、ＤＷ１Ｏ（Dark-Field Wide1 Oblique）チャンネル、およびＤＷ２Ｏ（Dark-Field Wide2 Oblique）チャンネルという３つの受光系を有する。ＤＮＯは、全方位光を受光する（即ち偏光選択性を有さない）受光系であり、ＤＷ１ＯチャンネルおよびＤＷ２Ｏチャンネルに対して高角度側の受光系である。一方、ＤＷ１ＯチャンネルおよびＤＷ２Ｏチャンネルは、ＤＮＯチャンネルに対して低角度側の受光系であり、偏光選択性を有する。ＤＷ１Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角は、ＤＷ２Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角より小さい。ＤＷ１Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角は、０°以上９０°以下の範囲にあり、ＤＷ２Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角は、９０°以上１８０°以下の範囲にある。
表面検査装置KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP5を用いて、評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面の全域に入射光を走査して輝点（ＬＰＤ）として異常種を検出し、かつ輝点のサイズに基づき、上記表面検査装置に備えられた演算部において、検出された異常種サイズ（検出サイズ）を算出した。なお上記表面検査装置の各受光系において検出される輝点のサイズの下限（検出下限）は、ＤＮＯチャンネルは３６ｎｍ、ＤＷ１Ｏチャンネルは１９ｎｍ、ＤＷ２Ｏチャンネルは３１ｎｍである。
評価対象のポリッシュドウェーハを準備し、表面検査装置として、KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP5を用いて輝点の検出を行った。KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP5は、一入射系として、評価対象ウェーハの表面に入射光を斜め入射させる紫外光源を有し、受光系として、ＤＮＯ（Dark-Field Narrow Oblique）チャンネル、ＤＷ１Ｏ（Dark-Field Wide1 Oblique）チャンネル、およびＤＷ２Ｏ（Dark-Field Wide2 Oblique）チャンネルという３つの受光系を有する。ＤＮＯは、全方位光を受光する（即ち偏光選択性を有さない）受光系であり、ＤＷ１ＯチャンネルおよびＤＷ２Ｏチャンネルに対して高角度側の受光系である。一方、ＤＷ１ＯチャンネルおよびＤＷ２Ｏチャンネルは、ＤＮＯチャンネルに対して低角度側の受光系であり、偏光選択性を有する。ＤＷ１Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角は、ＤＷ２Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角より小さい。ＤＷ１Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角は、０°以上９０°以下の範囲にあり、ＤＷ２Ｏチャンネルが受光する偏光の方位角は、９０°以上１８０°以下の範囲にある。
表面検査装置KLA TENCOR社製 SurfscanシリーズSP5を用いて、評価対象のポリッシュドウェーハの研磨面の全域に入射光を走査して輝点（ＬＰＤ）として異常種を検出し、かつ輝点のサイズに基づき、上記表面検査装置に備えられた演算部において、検出された異常種サイズ（検出サイズ）を算出した。なお上記表面検査装置の各受光系において検出される輝点のサイズの下限（検出下限）は、ＤＮＯチャンネルは３６ｎｍ、ＤＷ１Ｏチャンネルは１９ｎｍ、ＤＷ２Ｏチャンネルは３１ｎｍである。
２．走査型電子顕微鏡による異常種の観察
上記１．で評価を行ったポリッシュドウェーハの研磨面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）により観察し、上記表面検査装置により検出された輝点位置に存在する異常種を、観察された形状に基づき、表面付着異物（Particle）および各種加工起因欠陥（PID、Short PIDおよびShallow）に分類した。ＳＥＭで観察された各異常種の一例（ＳＥＭ像）を、図２に示す。図２（ａ）はParticle、図２（ｂ）はPID、図２（ｃ）はShort PID、図２（ｄ）はShallowと分類された異常種のＳＥＭ像である。
上記１．で評価を行ったポリッシュドウェーハの研磨面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）により観察し、上記表面検査装置により検出された輝点位置に存在する異常種を、観察された形状に基づき、表面付着異物（Particle）および各種加工起因欠陥（PID、Short PIDおよびShallow）に分類した。ＳＥＭで観察された各異常種の一例（ＳＥＭ像）を、図２に示す。図２（ａ）はParticle、図２（ｂ）はPID、図２（ｃ）はShort PID、図２（ｄ）はShallowと分類された異常種のＳＥＭ像である。
３．算出されたサイズと異常種の種類に関する検討
（１）ＤＷ１Ｏチャンネルにおいて得られた結果とＤＷ２Ｏチャンネルにおいて得られた結果の対比検討
図３に、上記２．におけるＳＥＭによる観察により分類された各異常種について、上記１．においてＤＷ１Ｏチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズとＤＷ２Ｏチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズをプロットしたグラフを示す。このグラフ内で、Ｘ軸上にプロットされた異常種は、ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出され、ＤＷ２Ｏチャンネルでは未検出の異常種であり、Ｙ軸上にプロットされたＬＰＤは、ＤＷ２Ｏチャンネルのみで検出され、ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出の異常種である。
図３に示すグラフより、以下の傾向が確認できる。
（ｉ）Particleは、
・ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出（ＤＷ２Ｏチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏがおよそ１（主にｙ＝ｘのライン上またはその周辺に存在）；
（ｉｉ）PID、Short PID、Shallowは、
・ＤＷ２Ｏチャンネルのみで検出（ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏがおよそ２（主にｙ＝２ｘのライン上またはその周辺に存在）。
（１）ＤＷ１Ｏチャンネルにおいて得られた結果とＤＷ２Ｏチャンネルにおいて得られた結果の対比検討
図３に、上記２．におけるＳＥＭによる観察により分類された各異常種について、上記１．においてＤＷ１Ｏチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズとＤＷ２Ｏチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズをプロットしたグラフを示す。このグラフ内で、Ｘ軸上にプロットされた異常種は、ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出され、ＤＷ２Ｏチャンネルでは未検出の異常種であり、Ｙ軸上にプロットされたＬＰＤは、ＤＷ２Ｏチャンネルのみで検出され、ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出の異常種である。
図３に示すグラフより、以下の傾向が確認できる。
（ｉ）Particleは、
・ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出（ＤＷ２Ｏチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏがおよそ１（主にｙ＝ｘのライン上またはその周辺に存在）；
（ｉｉ）PID、Short PID、Shallowは、
・ＤＷ２Ｏチャンネルのみで検出（ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏがおよそ２（主にｙ＝２ｘのライン上またはその周辺に存在）。
（２）ＤＷ１Ｏチャンネルにおいて得られた結果とＤＮＯチャンネルにおいて得られた結果の対比検討
図４に、上記２．におけるＳＥＭによる観察により分類された各異常種について、上記１．においてＤＷ１Ｏチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズとＤＮＯチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズをプロットしたグラフを示す。このグラフ内で、Ｘ軸上にプロットされた異常種は、ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出され、ＤＮＯチャンネルでは未検出の異常種であり、Ｙ軸上にプロットされた異常種は、ＤＮＯチャンネルのみで検出され、ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出のＬＰＤである。
図４に示すグラフより、以下の傾向が確認できる。
（ｉ）Particleは、
・ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出（ＤＮＯチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＮＯ／ＤＷ１Ｏがおよそ１（主にｙ＝ｘのライン上またはその周辺に存在）；
（ｉｉ）PID、Short PID、Shallowは、
・ＤＮＯチャンネルのみで検出（ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＮＯ／ＤＷ１Ｏがおよそ２（主にｙ＝２ｘのライン上またはその周辺に存在）。
図４に、上記２．におけるＳＥＭによる観察により分類された各異常種について、上記１．においてＤＷ１Ｏチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズとＤＮＯチャンネルで輝点として検出されたサイズから算出された異常種サイズをプロットしたグラフを示す。このグラフ内で、Ｘ軸上にプロットされた異常種は、ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出され、ＤＮＯチャンネルでは未検出の異常種であり、Ｙ軸上にプロットされた異常種は、ＤＮＯチャンネルのみで検出され、ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出のＬＰＤである。
図４に示すグラフより、以下の傾向が確認できる。
（ｉ）Particleは、
・ＤＷ１Ｏチャンネルのみで検出（ＤＮＯチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＮＯ／ＤＷ１Ｏがおよそ１（主にｙ＝ｘのライン上またはその周辺に存在）；
（ｉｉ）PID、Short PID、Shallowは、
・ＤＮＯチャンネルのみで検出（ＤＷ１Ｏチャンネルでは未検出）、
または、
・サイズ比ＤＮＯ／ＤＷ１Ｏがおよそ２（主にｙ＝２ｘのライン上またはその周辺に存在）。
図３および図４に示すように、各種異常種には、上記３つの受光系において検出された輝点サイズから算出されるサイズや検出の有無に違いが存在していた。
そこで、上記の結果をもとに、下記表２に示す異常種判別条件を作成した。ParticleのＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏサイズ比およびＤＮＯ／ＤＷ１Ｏサイズ比はおよそ１であり、PIDなどの加工起因欠陥のＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏサイズ比およびＤＮＯ／ＤＷ１Ｏサイズ比はおよそ２であることから、Particleと加工起因欠陥を判別する、ＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏサイズ比およびＤＮＯ／ＤＷ１Ｏサイズ比の閾値は、１．０超２．０未満に設定することが望ましいと考え、暫定的に１．４とした。表２に示す異常種判別基準で判別を行い、この異常種判別基準の妥当性を上記２．のＳＥＭによる観察結果により確認した。その結果、表２に示す異常種判別基準に適応しない異常種はきわめてわずかであり、適応率（％）＝[適応した異常種の数／（適応した異常種の数＋適応しない異常種の数）]×１００、により算出される適応率は、表２に示すように９０％超であった。
そこで、上記の結果をもとに、下記表２に示す異常種判別条件を作成した。ParticleのＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏサイズ比およびＤＮＯ／ＤＷ１Ｏサイズ比はおよそ１であり、PIDなどの加工起因欠陥のＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏサイズ比およびＤＮＯ／ＤＷ１Ｏサイズ比はおよそ２であることから、Particleと加工起因欠陥を判別する、ＤＷ２Ｏ／ＤＷ１Ｏサイズ比およびＤＮＯ／ＤＷ１Ｏサイズ比の閾値は、１．０超２．０未満に設定することが望ましいと考え、暫定的に１．４とした。表２に示す異常種判別基準で判別を行い、この異常種判別基準の妥当性を上記２．のＳＥＭによる観察結果により確認した。その結果、表２に示す異常種判別基準に適応しない異常種はきわめてわずかであり、適応率（％）＝[適応した異常種の数／（適応した異常種の数＋適応しない異常種の数）]×１００、により算出される適応率は、表２に示すように９０％超であった。
本発明は、ポリッシュドウェーハの製造分野において、有用である。
Claims (3)
- 研磨面を有する半導体ウェーハを、入射系および受光系を有するレーザー表面検査装置を用いて評価する方法であって、
一入射系から前記半導体ウェーハの研磨面に入射光を入射させ、該入射光が研磨面で反射または散乱することにより放射された放射光を、第一の受光系で受光することによって得られた測定結果１、第二の受光系で受光することによって得られた測定結果２、および第三の受光系で受光することによって得られた測定結果３に基づき、前記半導体ウェーハの前記研磨面に存在する加工起因欠陥および表面付着異物からなる群から選択される異常種を輝点として検出することにより、前記半導体ウェーハの評価を行うことを含み、
前記第一の受光系、第二の受光系および第三の受光系は、受光角および偏光選択性からなる群から選ばれる少なくとも１つがそれぞれ異なり、
前記第一の受光系は、全方位光を受光し、
前記第二の受光系は、方位角θ 1 °の偏光を受光し、
前記第三の受光系は、方位角θ 2 °の偏光を受光し、
前記第一の受光系の受光角は、前記第二の受光系および前記第三の受光系の受光角より高角度であり、
前記第二の受光系および前記第三の受光系は、方位角が異なる偏光をそれぞれ選択受光し、０°≦θ 1 °≦９０°であり、９０°≦θ 2 °≦１８０°であり、
下記基準：
- 前記Ｘは、１．３＜Ｘ＜１．６である、請求項１に記載の評価方法。
- 前記入射光の入射角度は、前記半導体ウェーハの研磨面と水平な全方向を０°、該研磨面と垂直な方向を９０°として、０°超９０°未満の範囲である請求項１または２に記載の評価方法。
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