KR102039417B1 - 반도체 웨이퍼의 평가 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 평가 방법 Download PDF

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Abstract

연마면을 갖는 반도체 웨이퍼를, 입사계 및 수광계를 갖는 레이저 표면 검사 장치를 이용하여 평가하는 방법으로서, 일 입사계로부터 상기 반도체 웨이퍼의 연마면에 입사광을 입사시키고, 당해 입사광이 연마면에서 반사 또는 산란함으로써 방사된 방사광을, 제1 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 1, 제2 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 2 및, 제３ 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 3에 기초하여, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 연마면에 존재하는 가공 기인 결함 및 표면 부착 이물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이상(異常) 종(種)을 휘점으로서 검출함으로써, 상기 반도체 웨이퍼의 평가를 행하는 것을 포함하고, 상기 제1 수광계, 제2 수광계 및 제３ 수광계는, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이한, 상기 평가 방법이 제공된다.

Description

반도체 웨이퍼의 평가 방법
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은, 2015년 10월 7일 출원의 일본특허출원 2015-199111호의 우선권을 주장하고, 그의 모든 기재는, 여기에 특별히 개시로서 원용된다.
본 발명은, 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼의 평가 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은, 상기 평가 방법에 따른 평가가 행해진, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 결함이나 표면에 부착된 이물의 평가 방법으로서는, 레이저 표면 검사 장치로 검출되는 휘점(LPD; Light Point Defect)에 기초하는 방법이 널리 이용되고 있다(예를 들면 일본특허 제5509581호 명세서)(그 모든 기재는, 여기에 특별히 개시로서 원용됨) 참조). 이 방법은, 평가 대상의 반도체 웨이퍼 표면에 빛을 입사시키고, 이 표면으로부터의 방사광(산란광 및 반사광)을 검출함으로써, 반도체 웨이퍼의 결함·이물의 유무나 사이즈를 평가하는 것이다.
반도체 웨이퍼 중에서, 폴리시드 웨이퍼(polished wafer)는, 연마 공정을 포함하는 각종 공정을 거쳐 제조되는 반도체 웨이퍼로서, 그 표면(최표면)은 연마면이다. 여기에서 연마면이란, 경면 연마(경면 마무리라고도 불리움)가 실시된 면을 말하는 것으로 한다. 폴리시드 웨이퍼의 표면(연마면)에는, 표면 부착 이물과, 경면 연마나 그 전후에 행해진 각종 공정에 기인하여 발생한 결함(이하, 「가공 기인 결함」이라고 부름)이 존재할 수 있다. 이들 표면 부착 이물 및 가공 기인 결함을 검출할 수 있으면, 검출 결과에 기초하여 그들의 발생 원인을 제거하는 등의 제조 공정의 관리를 행함으로써, 가공 기인 결함·표면 부착 이물이 적은 폴리시드 웨이퍼를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 실시 형태는, 가공 기인 결함·표면 부착 이물을 검출함으로써, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼를 평가하는 새로운 평가 방법을 제공한다.
레이저 표면 검사 장치는, 입사계와 수광계로 구성된다. 이 점에 관하여, 일본특허제5509581호 명세서에는, 2종류의 입사계를 구비한 레이저 표면 검사 장치를 이용하여, 연마 공정에 있어서 도입된 결함이나 이물을 검출하는 수법이 기재되어 있다. 이에 대하여 본 발명자는 예의 검토를 거듭한 결과, 일 입사계로부터의 입사광을 이용하는 이하의 평가 방법:
연마면을 갖는 반도체 웨이퍼를, 입사계 및 수광계(light receiving system)를 갖는 레이저 표면 검사 장치를 이용하여 평가하는 방법으로서,
일 입사계로부터 상기 반도체 웨이퍼의 연마면에 입사광을 입사시키고, 이 입사광이 연마면에서 반사 또는 산란함으로써 방사된 방사광을, 제1 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 1, 제2 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 2 및, 제３ 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 3에 기초하여, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 연마면에 존재하는 가공 기인 결함 및 표면 부착 이물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이상(異常) 종(種)을 휘점으로서 검출함으로써, 상기 반도체 웨이퍼의 평가를 행하는 것을 포함하고,
제1 수광계, 제2 수광계 및 제３ 수광계는, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이한, 상기 평가 방법,
을 새롭게 발견했다. 즉, 상기 평가 방법에 따르면, 일 입사계와, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이한 3종의 수광계를 구비한 레이저 표면 검사 장치에 의해 얻어지는 3종의 측정 결과에 기초하여, 상기 이상 종의 검출이 가능해진다.
일 실시 형태에서는, 상기 3개의 수광계 중에서, 1개의 수광계는 전(全)방위광을 수광하고, 다른 2개의 수광계는, 방위각이 상이한 편광을 각각 선택 수광한다.
일 실시 형태에서는, 상기의 전방위광을 수광하는 수광계의 수광각은, 다른 2개의 수광계의 수광각보다 고각도이다.
일 실시 형태에서는, 상기 다른 2개의 수광계 중 한쪽에 수광되는 편광의 방위각을 θ1°로 하고, 다른 한쪽에 수광되는 편광의 방위각을 θ2°로 하고, 0°≤θ1°≤90°이고, 90°≤θ2°≤180°이다.
일 실시 형태에서는, 제1 수광계는, 전방위광을 수광하고,
제2 수광계는, 방위각 θ1°의 편광을 수광하고,
제３ 수광계는, 방위각 θ2°의 편광을 수광하고,
제1 수광계의 수광각은, 제2 수광계 및 제３ 수광계의 수광각보다 고각도이고,
측정 결과 1에 있어서의 검출의 유무 및 검출 사이즈, 측정 결과 2에 있어서의 검출의 유무 및 검출 사이즈, 그리고 측정 결과 3에 있어서의 검출의 유무 및 검출 사이즈로 이루어지는 군으로부터 선택되는 판별 기준에 기초하여, 검출된 이상 종이 가공 기인 결함인지 표면 부착 이물인지가 판별된다.
일 실시 형태에서는, 상기 판별을, 후술의 표 1에 나타내는 판별 기준에 따라 행한다.
상기 판별 기준에 있어서, 1.0＜X＜2.0이다. 일 실시 형태에서는, 1.3＜X＜1.6이다.
일 실시 형태에서는, 상기 입사광의 입사 각도는, 반도체 웨이퍼의 연마면과 수평인 전(全)방향을 0°, 연마면과 수직인 방향을 90°로 하고, 0° 초과 90° 미만의 범위이다.
본 발명의 일 실시 형태는,
상기 평가 방법에 의한 평가가 행해진, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼의 각종 이상 종의 검출이 가능해진다.
도 1은 레이저 표면 검사 장치의 일 예(개략 구성도)를 나타낸다.
도 2은 실시예에 있어서 평가를 행한 폴리시드 웨이퍼의 연마면에 있어서, 주사형 전자 현미경으로 관찰된 각종 이상 종(SEM 상)이다.
도 3은 실시예에 있어서의 레이저 표면 검사 장치에 의한 폴리시드 웨이퍼의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예에 있어서의 레이저 표면 검사 장치에 의한 폴리시드 웨이퍼의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
[반도체 웨이퍼의 평가 방법]
본 발명의 일 실시 형태는, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼를, 입사계 및 수광계를 갖는 레이저 표면 검사 장치를 이용하여 평가하는 방법(이하, 「평가 방법」이라고도 기재함)에 관한 것이다. 상기 평가 방법은, 일 입사계로부터 상기 반도체 웨이퍼의 연마면에 입사광을 입사시키고, 이 입사광이 연마면에서 반사 또는 산란함으로써 방사된 방사광을, 제1 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 1, 제2 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 2 및, 제３ 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 3에 기초하여, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 연마면에 존재하는 가공 기인 결함 및 표면 부착 이물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이상 종을 휘점으로서 검출함으로써, 상기 반도체 웨이퍼의 평가를 행하는 것을 포함하고, 제1 수광계, 제2 수광계 및 제３ 수광계는, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이하다.
이하, 상기 평가 방법에 대해서, 추가로 상세하게 설명한다. 이하에 있어서, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼를, 폴리시드 웨이퍼라고도 기재한다.
<레이저 표면 검사 장치>
상기 평가 방법에 있어서 이용하는 레이저 표면 검사 장치(이하, 간단히 「표면 검사 장치」라고도 기재함)는,
·일 입사계와,
·수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이한 3개의 수광계(제1 수광계, 제2 수광계 및 제３ 수광계)를 구비하고 있다. 이러한 표면 검사 장치에서는, 일 입사계로부터 평가 대상의 반도체 웨이퍼의 연마면에 입사된 빛이 연마면 상의 각 곳에서 반사 또는 산란함으로써 방사된 방사광이, 상기 3개의 수광계에서 수광된다. 방사광이 방사하는 방향(상세하게는, 반사광의 반사 각도 또는 산란광의 산란 각도) 및 편광 특성은, 가공 기인 결함이나 표면 부착 이물의 존재에 따라 여러 가지로 바뀔 수 있다. 그들이 상이한 여러 가지 방사광을, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이한 상기 3개의 수광계에서 수광함으로써, 가공 기인 결함이나 표면 부착 이물을 휘점으로서 검출하는 것이 가능하게 된다고, 본 발명자는 추측하고 있다. 그러한 입사계 및 수광계를 구비하는 표면 검사 장치의 일 예(개략 구성도)를, 도 1에 나타낸다. 도 1 중, 입사광을 실선 화살표, 방사광을 점선 화살표로 개략적으로 나타내고 있지만, 도면 중에 나타내는 입사 방향 및 방사 방향은 예시로서, 본 발명을 하등 한정하는 것이 아니다.
도 1에 나타내는 표면 검사 장치(10)는, 입사계 및 수광계로서,
레이저 광원(100)과,
레이저 광원(100)으로부터 입사된 빛이 폴리시드 웨이퍼(1)의 표면(연마면)에서 산란 또는 반사함으로써 방사된 방사광을 수광하는 저각도측 수광기(101) 및 (102), 그리고 고각도측 수광기(201)를 구비하고 있다. 도 1에 나타내는 표면 검사 장치(10)는, 고각도측 수광기가 1개이며 저각도측 수광기가 2개인 구성이지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 고각도측 수광기가 2개이며 저각도측 수광기가 1개인 구성이라도 좋다. 또한, 2개의 저각도측 수광기의 수광각은, 동일해도 상이해도 좋다. 이 점은, 고각도측 수광기가 2개인 경우라도 동일하다. 그들 3개의 수광기는, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이하다. 이 점에 대해서는, 추가로 후술한다. 또한 도 1에 나타내는 표면 검사 장치(10)에서는, 저각도측 수광기(101 및 102)는, 스테이지(11) 상방 전(全)둘레에 있어서 방사광을 수광하는 구성이지만, 방사광을 수광할 수 있는 구성이라면 좋고 도 1에 나타내는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 표면 검사 장치(10)는, 폴리시드 웨이퍼(1)를 얹은 스테이지(11)를 회전 가능하게 하는 회전 모터(12) 및 수평 방향으로 이동 가능하게 하는 가동 수단(도시하지 않음)을 구비함으로써, 상기의 각 레이저 광원으로부터 입사되는 빛의 조사 위치를 바꿀 수 있다. 이에 따라, 폴리시드 웨이퍼(1)의 표면의 평가해야 하는 영역 또는 표면 전역에 빛을 순차적으로 조사하고(주사하고), 평가해야 하는 영역 또는 표면 전역에 있어서 이상 종의 검출을 행하는 것이 가능해진다.
또한, 스테이지(11)의 회전 및 수평 방향의 이동을 제어하는 제어부(13)와, 상기의 각 수광기가 수광한 방사광의 정보에 기초하여, 검출된 이상 종의 검출 사이즈를 산출하는 연산부(14)를 구비하고 있다. 또한, PC(Personal Computer)(15)는, 제어부(13)로부터 빛을 조사한 위치의 위치 정보를 수신하고, 미조사 위치로 빛을 조사하기 위해서 스테이지(11)를 이동시키는 신호를 송신한다. 또한, PC(15)는, 연산부(14)로부터, 검출된 이상 종의 검출 사이즈에 관한 정보를 수신하고, 측정 결과 1, 측정 결과 2 및 측정 결과 3을 생성할 수 있다.
단, 도 1에 개략을 나타내는 표면 검사 장치의 구성은 예시이다. 상기 평가 방법에서는, 일 입사계, 그리고 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이한 3개의 수광계(제1 수광계, 제2 수광계 및 제３ 수광계)를 갖는 표면 검사 장치라면, 도 1에 나타내는 구성의 표면 결함 장치에 한정되지 않고, 각종 표면 검사 장치를 이용할 수 있다. 예를 들면, 일 입사계 및 상기의 3개의 수광계를 갖는 표면 검사 장치로서는, KLA TENCOR사 제조 Surfscan 시리즈 SP5를 이용할 수 있다.
<검출 대상의 이상 종>
상기 평가 방법에 있어서의 검출 대상은, 반도체 웨이퍼의 상기 연마면에 존재하는 가공 기인 결함 및 표면 부착 이물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이상 종이다. 이들 이상 종은, 평가 대상의 폴리시드 웨이퍼의 연마면에 일 입사계로부터 빛을 입사시켜 연마면으로부터 빛이 방사(산란 또는 반사)됨으로써, 수광계에 있어서 휘점으로서 검출된다. 휘점을 검출함으로써, 표면 검사 장치의 연산부에 있어서, 검출된 휘점의 사이즈로부터, 표준 입자의 사이즈에 기초하여, 휘점을 초래한 이상 종의 사이즈(검출 사이즈)를 산출할 수 있다. 표준 입자의 사이즈에 기초하는 검출 사이즈의 산출은, 시판의 표면 검사 장치에 구비되어 있는 연산 수단에 의해, 또는 공지의 연산 방법에 의해, 행할 수 있다.
표면 부착 이물은, 폴리시드 웨이퍼의 제조 공정 등에 있어서 부착하는 이물이며, 일반적으로 Particle이라고 불린다.
이에 대하여, 가공 기인 결함은, 폴리시드 웨이퍼의 제조 공정에 있어서의 화학적 또는 기계적인 가공에 의해 폴리시드 웨이퍼로 도입된다. 예를 들면, 가공 기인 결함의 예로서는,
·경면 연마 또는 경면 연마 전에 통상 행해지는 조(粗)연마(예를 들면 랩핑) 등에 있어서의 연마에 의해 도입되는 라인 형상의 볼록 형상 결함인 PID(Polished Induced Defect);
·PID 중에서도 비교적 짧은 섬 형상 형상의 PID인 Short PID;
·비교적 완만한 오목 형상의 결함인 Shallow를 들 수 있다.
<평가 방법의 구체적 실시 형태>
다음으로, 상기 평가 방법의 구체적 실시 형태에 대해서, 설명한다.
(입사계)
일 입사계로부터 평가 대상의 폴리시드 웨이퍼의 연마면에 입사되는 입사광의 파장은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 입사광은, 일 실시 형태에서는 자외광이지만, 가시광 또는 그 외의 빛이라도 좋다. 여기에서 본 발명에 있어서의 자외광이란, 400㎚ 미만의 파장역의 빛을 말하고, 가시광이란, 400∼600㎚의 파장역의 빛을 말하는 것으로 한다.
일 입사계로부터 평가 대상의 폴리시드 웨이퍼의 연마면에 입사되는 입사광의 입사 각도는, 상기 연마면과 수평인 전방향을 0°, 이 연마면과 수직인 방향을 90°로 하고, 입사 각도를 최소 0°내지 최대 90°로 규정하면, 0° 이상 90° 이하일 수 있고, 0° 초과 90° 미만의 범위인 것이 바람직하다.
(수광계)
전술한 바와 같이, 본 발명의 평가 방법에 있어서 이용하는 표면 검사 장치는, 3개의 수광계를 갖고, 이들 3개의 수광계는, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이하다. 일 실시 형태에서는, 1개의 수광계가 평가 대상의 폴리시드 웨이퍼의 연마면으로부터의 방사광을 고각도측에서 수광하는 고각도 수광계이며, 다른 2개의 수광계가 상기 방사광을 저각도측에서 수광하는 저각도 수광계이다. 2개의 저각도 수광계의 수광각은, 동일해도 상이해도 좋다. 여기에서 수광각에 관하여 고각도(측)·저각도(측)란, 한쪽과 다른 한쪽의 관계로 상대적으로 정해지는 것으로, 구체적인 각도는 한정되는 것은 아니다. 일 실시 형태에서는, 앞서 기재한 입사 각도와 동일하게 평가 대상의 폴리시드 웨이퍼의 연마면을 기준으로 각도를 규정하는 경우, 고각도측에서의 수광이란, 80° 초과∼90°의 범위의 수광각으로 수광하는 것을 말할 수 있고, 저각도측에서의 수광이란, 0°∼80°의 범위의 수광각으로 수광하는 것을 말할 수 있다. 또한, 다른 일 실시 형태에서는, 2개의 수광계가 고각도 수광계이고, 1개의 수광계가 저각도 수광계라도 좋다. 이 경우, 2개의 고각도 수광계의 수광각은, 동일해도 상이해도 좋다.
상기 3개의 수광계는, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이하다. 수광각에 대해서는, 전술한 바와 같다. 한편, 「편광 선택성이 상이하다」란, 수광계가, 편광을 선택하여 수광하는 성질(즉, 편광 선택성이 있는 것), 전방위광을 수광하는 성질(즉, 편광 선택성이 없는 것) 및, 편광 중에서도 특정의(또는 특정 범위의) 방위각을 갖는 편광을 선택 수광하는 성질 중 적어도 1개가 상이한 것을 말한다. 수광계에 편광 선택성을 부여하는 수단은 공지이며, 예를 들면 편광 필터를 수광계에 구비함으로써 편광 선택성을 갖는 수광계를 구성할 수 있고, 편광 필터의 종류에 따라 특정의(또는 특정 범위의) 방위각을 갖는 편광을 선택 수광하는 성질을 수광계에 부여할 수 있다.
상기 표면 검사 장치는, 일 실시 형태에서는, 1개의 수광계가 전방위광을 수광하고, 다른 2개의 수광계가 편광을 선택 수광할 수 있다. 또한, 구체적인 일 실시 형태에서는, 1개의 수광계가 전방위광을 수광하고, 다른 2개의 수광계가, 방위각이 상이한 편광을 각각 선택 수광할 수 있다. 편광을 선택 수광하는 2개의 수광계에 대해서, 한쪽의 수광계에 수광되는 편광의 방위각을 θ1°로 하고, 다른 한쪽의 수광계에 수광되는 편광의 방위각을 θ2°로 하고, 0°≤θ1°≤90° 또한 90°≤θ2°≤180°일 수 있다. 또한, 바람직한 구체적인 일 실시 형태에서는, 전방위광을 수광하는 수광계의 수광각은, 편광을 선택 수광하는 수광계보다 고각도일 수 있다. 또한 전방위광이란, 비편광이라고도 불리고, 편광이 아닌 빛이다. 이에 대하여 편광이란, 특정의 방향성(방위각)을 갖는 빛이다.
수광계에 관하여, 보다 바람직한 구체적인 일 실시 형태는, 이하와 같다.
제1 수광계는, 전방위광을 수광하고,
제2 수광계는, 방위각 θ1°의 편광을 수광하고,
제３ 수광계는, 방위각 θ2°의 편광을 수광하고,
제1 수광계의 수광각은, 제2 수광계 및 제３ 수광계의 수광각보다 고각도이다. 즉, 전방위광을 수광하는 제1 수광계는, 고각도 수광계이고, 편광을 수광하는 제2 수광계 및 제３ 수광계는, 저각도 수광계이다. 또한, 편광을 수광하는 2개의 수광계(제2 수광계 및 제３ 수광계)가 수광하는 편광의 방위각은, θ1°＜θ2°이다.
상기 평가 방법에 있어서의 검출 대상은, 연마면에 존재하는 가공 기인 결함 및 표면 부착 이물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이상 종이지만, 이들 이상 종 중에서도, 표면 부착 이물(일반적으로 「Particle」이라고 불리움)은, 입사계로부터 입사된 입사광을, 가공 기인 결함과 비교하여 등방적으로 산란하는 경향이 있다. 또한 환언하면, 가공 기인 결함은, 입사계로부터 입사된 입사광을, 표면 부착 이물과 비교하여 이방적으로 산란하는 경향이 있다. 본 발명자는, 이러한 경향에 관하여, 상기의 보다 바람직한 구체적인 일 실시 형태에 따른 수광계를 갖는 표면 검사 장치에서는, 보다 방위각이 작은 편광을 수광하는 제2 수광계는, 폴리시드 웨이퍼 표면(연마면)으로부터의 반사광 성분의 억제가 가능하고, 등방적인 산란을 하는 표면 부착 이물로부터의 산란광을 검출하기 용이하다고 생각하고 있다. 이에 대하여, 보다 방위각이 큰 편광을 수광하는 제３ 수광계는, 상기 제2 수광계와 비교하여, 폴리시드 웨이퍼 표면(연마면)으로부터의 반사광 성분의 억제 효과는 낮기는 하지만, 이방적인 산란을 하는 가공 기인 결함으로부터의 산란광을 고감도로 검출할 수 있다고, 본 발명자는 생각하고 있다. 또한, 상기의 제2 수광계 및 제３ 수광계와 함께, 이들 2개의 수광계보다도 고각도측에서 전방위광을 수광하는 제1 수광계를 조합함으로써, 각종 이상 종의 검출 감도를 보다 높일 수 있다고, 본 발명자는 추측하고 있다. 이와 같이, 가공 기인 결함 및 표면 부착 이물을 함께 고감도로 검출하는 것이 가능하게 된다고, 본 발명자는 생각하고 있다. 단 이상은 본 발명자에 의한 추측을 포함하는 것으로, 본 발명을 하등 한정하는 것은 아니다.
그런데, 앞서 기재한 바와 같이, 표면 부착 이물과 가공 기인 결함은, 발생 원인이 각각 상이하기 때문에, 그들을 저감하기 위한 수단도 상이하다. 예를 들면, 표면 부착 이물은, 일반적으로 세정에 의해 제거 가능하다. 따라서, 표면 부착 이물을 저감하기 위해서는, 세정을 강화하면 좋다. 한편, 가공 기인 결함은, 전술한 바와 같이 연마 등으로 도입되기 때문에, 가공 기인 결함을 저감하기 위해서는, 제조 공정에 있어서의 각종 조건의 변경을 검토하는 것이 바람직하다. 따라서, 폴리시드 웨이퍼의 평가에 있어서는, 표면 부착 이물과 가공 기인 결함을, 판별하여 검출할 수 있는 것이 바람직하다. 판별하여 검출함으로써, 표면 부착 이물과 가공 기인 결함의 각각의 발생 수나 존재 상태(분포)의 파악이 가능해지고, 발생 수나 분포에 따라서 적절한 저감 수단을 선택하는 것이 가능해지기 때문이다. 이 점에 관하여, 상기의 보다 바람직한 일 실시 형태에 따른 수광계를 구비하는 표면 검사 장치에 의하면, 고각도측에서 전방위광을 수광하는 제1 수광계에서의 수광에 의해 얻어진 측정 결과 1에 있어서의 검출의 유무 및 검출 사이즈;
저각도측에서 방위각 θ1°의 편광을 수광하는 제2 수광계에서의 수광에 의해 얻어진 측정 결과 2에 있어서의 검출의 유무 및 검출 사이즈; 그리고,
저각도측에서 방위각 θ2°(단 θ1°＜θ2°)의 편광을 수광하는 제３ 수광계에서의 수광에 의해 얻어진 측정 결과 3에 있어서의 검출의 유무 및 검출 사이즈로 이루어지는 군으로부터 선택되는 판별 기준에 기초하여, 검출된 이상 종이 가공 기인 결함인지 표면 부착 이물인지 판별할 수 있다. 이러한 판별이 가능해지는 이유는, 가공 기인 결함과 표면 부착 이물은, 발생 원인의 차이에 기인하여 형상 등이 상이함으로써 빛을 산란·반사하는 거동이 상이하기 때문에, 수광각이나 편광 선택성이 상이한 수광계에 있어서의 검출의 유무나 검출 사이즈가 상이한 것에 있다고, 본 발명자는 생각하고 있다.
상기의 보다 바람직한 일 실시 형태에 따른 수광계를 구비하는 표면 검사 장치에 의하면, 더욱 바람직하게는, 하기 표 1에 나타내는 기준에 따라, 검출된 이상 종이 표면 부착 이물인지 가공 기인 결함인지 판별할 수 있다. 하기 표 1 중, X는, 1.0＜X＜2.0이다. X가 1.0＜X＜2.0의 하기 관계식 및 특정의 수광계에서의 검출의 유무에 기초하는 하기 기준에 따름으로써, 가공 기인 결함과 표면 부착 이물을 판별하는 것이 가능해지는 이유는, 각 수광계의 수광각 및/또는 편광 선택성의 차이, 그리고 가공 기인 결함과 표면 부착 이물의 빛의 산란·반사의 거동의 차이에 의하는 것이라고, 본 발명자는 생각하고 있다. 이 점은, 본 발명자의 예의 검토에 의해 얻어진, 종래 전혀 알려져 있지 않았던 새로운 인식이다.
[표 1]
Figure 112018029557449-pct00001
상기 X는, 1.0＜X＜2.0이고, 1.3＜X＜1.6인 것이 바람직하다. 일 예로서, 예를 들면, ＝1.4일 수 있다.
상기 평가 방법의 더욱 구체적인 일 실시 형태는, 실시예에 기초하여 후술한다. 상기 평가 방법에 따른 평가에 의해, 폴리시드 웨이퍼 표면의 이상 종의 유무, 이상 종의 존재 수나 존재 위치(분포) 등의, 이상 종에 관한 각종 평가를 행할 수 있다.
이상 설명한 평가 방법에 의한 평가를 행하여 얻어진 평가 결과에 기초하여 폴리시드 웨이퍼의 제조 공정에, 각종 이상 종을 저감하기 위한 공정 변경이나 보수(예를 들면 제조 조건의 변경, 제조 장치의 교환, 세정, 약액의 고품질화 등)를 행함으로써, 그 후에 이상 종이 적은 고품질인 폴리시드 웨이퍼를, 제품 웨이퍼로서 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 제품으로서 출하하기 전의 폴리시드 웨이퍼를 상기 평가 방법에 의해 평가하고, 각종 이상 종의 존재 수가 미리 정해진 허용 범위 내(문턱값 이하)인 것이 확인된 폴리시드 웨이퍼를 제품 웨이퍼로서 출하함으로써, 고품질인 폴리시드 웨이퍼를 안정적으로 공급하는 것이 가능해진다. 또한 문턱값은, 특별히 한정되는 것이 아니고, 제품 웨이퍼의 용도 등에 따라서, 적절히 설정할 수 있다.
즉, 상기 평가 방법은, 폴리시드 웨이퍼의 공정 관리나 품질 관리를 위해 이용할 수 있다.
[폴리시드 웨이퍼]
본 발명의 더 한층의 실시 형태는, 상기 평가 방법에 의한 평가가 행해진, 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼(폴리시드 웨이퍼)에 관한 것이다. 이러한 폴리시드 웨이퍼는, 상기 평가 결과에 의한 평가에 의해, 각종 이상 종의 존재 수가 미리 정해진 허용 범위 내(문턱값 이하)인 것이 확인된 폴리시드 웨이퍼일 수 있다.
실시예
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 추가로 설명한다. 단 본 발명은, 실시예에 나타내는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
1.휘점(LPD)의 검출 및 이상 종의 사이즈 산출
평가 대상의 폴리시드 웨이퍼를 준비하고, 표면 검사 장치로서, KLA TENCOR 사 제조 Surfscan 시리즈 SP5를 이용하여 휘점의 검출을 행했다. KLA TENCOR사 제조 Surfscan 시리즈 SP5는, 일 입사계로서, 평가 대상 웨이퍼의 표면에 입사광을 비스듬히 입사시키는 자외광원을 갖고, 수광계로서, DNO(Dark-Field Narrow Oblique) 채널, DW1O(Dark-Field Wide1 Oblique) 채널 및, DW2O(Dark-Field Wide2 Oblique) 채널이라는 3개의 수광계를 갖는다. DNO는, 전방위광을 수광하는(즉 편광 선택성을 갖지 않는) 수광계이고, DW1O 채널 및 DW2O 채널에 대하여 고각도측의 수광계이다. 한편, DW1O 채널 및 DW2O 채널은, DNO 채널에 대하여 저각도측의 수광계로서, 편광 선택성을 갖는다. DW1O 채널이 수광하는 편광의 방위각은, DW2O 채널이 수광하는 편광의 방위각보다 작다. DW1O 채널이 수광하는 편광의 방위각은, 0° 이상 90° 이하의 범위에 있고, DW2O 채널이 수광하는 편광의 방위각은, 90° 이상 180° 이하의 범위에 있다.
표면 검사 장치 KLA TENCOR사 제조 Surfscan 시리즈 SP5를 이용하여, 평가 대상의 폴리시드 웨이퍼의 연마면의 전역에 입사광을 주사하여 휘점(LPD)으로서 이상 종을 검출하고, 또한 휘점의 사이즈에 기초하여, 상기 표면 검사 장치에 구비된 연산부에 있어서, 검출된 이상 종 사이즈(검출 사이즈)를 산출했다. 또한 상기 표면 검사 장치의 각 수광계에 있어서 검출되는 휘점의 사이즈의 하한(검출 하한)은, DNO 채널은 36㎚, DW1O 채널은 19㎚, DW2O 채널은 31㎚이다.
2.주사형 전자 현미경에 의한 이상 종의 관찰
상기 1에서 평가를 행한 폴리시드 웨이퍼의 연마면을, 주사형 전자 현미경(SEM; Scanning Electron Microscope)에 의해 관찰하고, 상기 표면 검사 장치에 의해 검출된 휘점 위치에 존재하는 이상 종을, 관찰된 형상에 기초하여, 표면 부착 이물(Particle) 및 각종 가공 기인 결함(PID, Short PID 및 Shallow)으로 분류했다. SEM으로 관찰된 각 이상 종의 일 예(SEM 상)를, 도 2에 나타낸다. 도 2(a)는 Particle, 도 2(b)는 PID, 도 2(c)는 Short PID, 도 2(d)는 Shallow로 분류된 이상 종의 SEM 상이다.
3.산출된 사이즈와 이상 종의 종류에 관한 검토
(1) DW1O 채널에 있어서 얻어진 결과와 DW2O 채널에 있어서 얻어진 결과의 대비 검토
도 3에, 상기 2.에 있어서의 SEM에 의한 관찰에 의해 분류된 각 이상 종에 대해서, 상기 1.에 있어서 DW1O 채널에서 휘점으로서 검출된 사이즈로부터 산출된 이상 종 사이즈와 DW2O 채널에서 휘점으로서 검출된 사이즈로부터 산출된 이상 종 사이즈를 플롯한 그래프를 나타낸다. 이 그래프 내에서, X축 상에 플롯된 이상 종은, DW1O 채널에서만 검출되고, DW2O 채널에서는 미검출의 이상 종이고, Y축 상에 플롯된 LPD는, DW2O 채널에서만 검출되고, DW1O 채널에서는 미검출의 이상 종이다.
도 3에 나타내는 그래프에서, 이하의 경향을 확인할 수 있다.
(ⅰ) Particle은,
·DW1O 채널에서만 검출(DW2O 채널에서는 미검출),
또는,
·사이즈비 DW2O/DW1O가 대략 1(주로 y＝x의 라인상 또는 그의 주변에 존재);
(ⅱ) PID, Short PID, Shallow는,
·DW2O 채널에서만 검출(DW1O 채널에서는 미검출),
또는,
·사이즈비 DW2O/DW1O가 대략 2(주로 y＝2x의 라인상 또는 그의 주변에 존재).
(2) DW1O 채널에 있어서 얻어진 결과와 DNO 채널에 있어서 얻어진 결과의 대비 검토
도 4에, 상기 2.에 있어서의 SEM에 의한 관찰에 의해 분류된 각 이상 종에 대해서, 상기 1. 에 있어서 DW1O 채널에서 휘점으로서 검출된 사이즈로부터 산출된 이상 종 사이즈와 DNO 채널에서 휘점으로서 검출된 사이즈로부터 산출된 이상 종 사이즈를 플롯한 그래프를 나타낸다. 이 그래프 내에서, X축 상에 플롯된 이상 종은, DW1O 채널에서만 검출되고, DNO 채널에서는 미검출의 이상 종이고, Y축 상에 플롯된 이상 종은, DNO 채널에서만 검출되고, DW1O 채널에서는 미검출의 LPD이다.
도 4에 나타내는 그래프에서, 이하의 경향을 확인할 수 있다.
(ⅰ) Particle은,
·DW1O 채널에서만 검출(DNO 채널에서는 미검출),
또는,
·사이즈비 DNO/DW1O가 대략 1(주로 y＝x의 라인상 또는 그의 주변에 존재);
(ⅱ) PID, Short PID, Shallow는,
·DNO 채널에서만 검출(DW1O 채널에서는 미검출),
또는,
·사이즈비 DNO/DW1O가 대략 2(주로 y＝2x의 라인상 또는 그의 주변에 존재).
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 각종 이상 종에는, 상기 3개의 수광계에 있어서 검출된 휘점 사이즈로부터 산출되는 사이즈나 검출의 유무에 차이가 존재하고 있었다.
그래서, 상기의 결과를 기초로, 하기 표 2에 나타내는 이상 종 판별 조건을 작성했다. Particle의 DW2O/DW1O 사이즈비 및 DNO/DW1O 사이즈비는 대략 1이고, PID 등의 가공 기인 결함의 DW2O/DW1O 사이즈비 및 DNO/DW1O 사이즈비는 대략 2인 점에서, Particle과 가공 기인 결함을 판별하는, DW2O/DW1O 사이즈비 및 DNO/DW1O 사이즈비의 문턱값은, 1.0 초과 2.0 미만으로 설정하는 것이 바람직하다고 생각하고, 잠정적으로 1.4로 했다. 표 2에 나타내는 이상 종 판별 기준으로 판별을 행하고, 이 이상 종 판별 기준의 타당성을 상기 2.의 SEM에 의한 관찰 결과에 의해 확인했다. 그 결과, 표 2에 나타내는 이상 종 판별 기준에 적응하지 않는 이상 종은 극히 적고, 적응률(％)＝[적응한 이상 종의 수/(적응한 이상 종의 수＋적응하지 않는 이상 종의 수)]×100, 에 의해 산출되는 적응률은, 표 2에 나타내는 바와 같이 90％ 초과였다.
[표 2]
Figure 112018029793610-pct00008
본 발명의 일 실시 형태는, 폴리시드 웨이퍼의 제조 분야에 있어서, 유용하다.

Claims (9)

  1. 연마면을 갖는 반도체 웨이퍼를, 입사계 및 수광계를 갖는 레이저 표면 검사 장치를 이용하여 평가하는 방법으로서,
    일 입사계로부터 상기 반도체 웨이퍼의 연마면에 입사광을 입사시키고, 당해 입사광이 연마면에서 반사 또는 산란함으로써 방사된 방사광을, 제1 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 1, 제2 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 2 및, 제３ 수광계에서 수광함으로써 얻어진 측정 결과 3에 기초하여, 상기 반도체 웨이퍼의 상기 연마면에 존재하는 가공 기인 결함 및 표면 부착 이물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이상(異常) 종(種)을 휘점으로서 검출함으로써, 상기 반도체 웨이퍼의 평가를 행하는 것을 포함하고,
    상기 제1 수광계, 제2 수광계 및 제3 수광계는, 수광각 및 편광 선택성으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 각각 상이하고,
    상기 제1 수광계는, 전(全)방위광을 수광하고,
    상기 제2 수광계는, 방위각 θ1°의 편광을 수광하고,
    상기 제3 수광계는, 방위각 θ2°의 편광을 수광하고,
    상기 제1 수광계의 수광각은, 상기 제2 수광계 및 상기 제3 수광계의 수광각보다 고각도이고,
    상기 제2 수광계 및 상기 제3 수광계는, 방위각이 상이한 편광을 각각 선택 수광하고, 0°≤θ1°≤90°이고, 90°≤θ2°≤180°이며,
    하기 기준:
    [표 1]
    Figure 112019072207653-pct00009

    에 따라, 상기 검출된 이상 종이 가공 기인 결함인지 표면 부착 이물인지 판별하는 것을 포함하고, 단 1.0＜X＜2.0인, 상기 평가 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 X는, 1.3＜X＜1.6인, 평가 방법.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 입사광의 입사 각도는, 상기 반도체 웨이퍼의 연마면과 수평인 전(全)방향을 0°, 당해 연마면과 수직인 방향을 90°로 하고, 0° 초과 90° 미만의 범위인 평가 방법.
  9. 삭제
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