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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Form eines DIC-Defekts, der auf einem Silicium-Wafer erzeugt wurde, und ein Polierverfahren.
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STAND DER TECHNIK
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DIC-Defekte, falls diese erzeugt werden, auf der Silicium-Wafer-Oberfläche beeinflussen die Herstellung von Bauelementen, so dass das CMP fehlschlägt oder Defokussierung auftritt. Um DIC-Defekte zu reduzieren oder zu unterdrücken, werden in den Patentdokumenten 1 bis 3 daher Verbesserungen des Poliermittels, des Polierkopfs bzw. des Polierpads offenbart. Darüber hinaus werden in den Patentdokumenten 4 und 5 Verfahren zur Messung von DIC-Defekten vorgestellt.
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Hier wird der DIC-Defekt beschrieben. DIC sind Großbuchstaben für Differentialinterferenzkontrast (Engl.: „Differential Interference Contrast“). Wie auch in den Patentdokumenten 3 bis 5 beschrieben, handelt es sich bei DIC-Defekten um Defekte, die hauptsächlich mit einem Auswertegerät wie einem Partikelzähler der SurfScan-Serie der KLA-Tencor Corporation, z.B. SP2 oder SP3, und zwar speziell im DIC-Modus unter Verwendung der Hellfeldbeobachtung festgestellt werden. Bei DIC-Defekten handelt es sich um flache und graduelle Defekte. Auf der Silicium-Wafer-Oberfläche sind die Defekte möglicherweise in zwei Formen vorhanden: als erhabene konvexe Form oder als vertiefte konkave Form. Konkret sind die in vielen Fällen beobachteten Formen dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe oder Tiefe einige Nanometer bis einige zehn Nanometer beträgt, die Breite einige zehn Mikrometer bis einige hundert Mikrometer, und das Verhältnis (Aspektverhältnis) von Höhe oder Tiefe zu Breite mehrere tausend Mal beträgt.
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ZITATLISTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentdokument 1: JP 2019-021719 A
- Patentdokument 2: JP 2019-058955 A
- Patentdokument 3: JP 2019-125722 A
- Patentdokument 4: JP 2018-101698 A
- Patentdokument 5: JP 2010-021242 A
- Patentdokument 6: JP 2016-027407 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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TECHNISCHES PROBLEM
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Als Verfahren zur Erkennung von DIC-Defekten wird in der Regel ein Partikelzähler, wie oben beschrieben, für die Erkennung verwendet. Dieses Erkennungsverfahren kann jedoch nur die Positionskoordinaten des DIC-Defekts auf der Silicium-Wafer-Oberfläche angeben und hat das Problem, dass die Form einschließlich der Größe des DIC-Defekts nicht ermittelt werden kann. Patentdokument 5 beschreibt ein Verfahren zur Messung von DIC-Defekten mit einem gewöhnlichen Mikroskop unter Verwendung von Interferenz, gibt aber keine spezifischen numerischen Werte an. Somit gibt es bisher keine Dokumente, die die Höhe oder Breite von DIC-Defekten genau angeben.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu lösen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfachen und präzisen Messung der Form einschließlich der Größe eines DIC-Defekts, der auf einer Hauptoberfläche eines Silicium-Wafers erzeugt wurde, bereitzustellen.
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LÖSUNG DES PROBLEMS
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Die vorliegende Erfindung dient der Erreichung dieses Ziels und stellt ein Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts auf einem Silicium-Wafer bereit, das folgende Schritte umfasst:
- Detektion eines DIC-Defekts auf einer Hauptoberfläche des Silicium-Wafers mit einem Partikelzähler;
- Angabe der Positionskoordinaten des erkannten DIC-Defekts; und
- Messung einer Form, die mindestens eine Höhe oder Tiefe des detektierten DIC-Defekts einschließt, unter Verwendung der angegebenen Positionskoordinaten gemäß der Phasenverschiebungsinterferometrie.
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Ein solches Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts ermöglicht es, die Form einschließlich der Größe in Höhenrichtung eines DIC-Defekts, der auf einer Hauptoberfläche eines Silicium-Wafers erzeugt wurde, einfach und präzise zu messen.
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Bei diesem Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts kann die Hauptoberfläche des Silicium-Wafers eine Oberfläche sein, auf der ein Bauelement hergestellt werden soll.
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Dies ermöglicht eine genaue und einfache Bewertung von DIC-Defekten, die den Herstellungsprozess von Bauelementen beeinflussen würden.
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Hier kann ein Verfahren zum Polieren eines Silicium-Wafers bereitgestellt werden, das Folgendes umfasst:
- Einstellen einer Menge an Polierentabtrag auf der Grundlage der Form des DIC-Defekts, die durch das obige Verfahren zum Messen einer Form eines DIC-Defekts gemessen wurde; und
- Polieren des Silicium-Wafers.
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Dadurch kann ein Silicium-Wafer mit reduziertem DIC-Defektniveau effizient und kostengünstig mit hoher Produktivität hergestellt werden.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Wie oben beschrieben, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Form eines DIC-Defekts eine präzise und einfache Messung der Form einschließlich der Größe in der Höhenrichtung des DIC-Defekts, der auf einer Hauptoberfläche eines Silicium-Wafers erzeugt wurde. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung der gemessenen Form einschließlich der Größe in der Höhenrichtung des DIC-Defekts eine genaue Einstellung des Polierabtrags zur Reduzierung des DIC-Defekts, wodurch die Polierzeit und die Polierkosten reduziert werden können.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 zeigt ein Beispiel einer DIC-Defektkarte, die mit einem Partikelzähler im Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ausgewertet wurde.
- 3 zeigt ein Beispiel für ein Phasenverschiebungs-Interferenzbild, das in dem Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
- 4 zeigt ein Beispiel für ein Profil, mit dem die Phasenanalyse an einem DIC-Defekt aus dem vorliegenden Beispiel durchgeführt wurde.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Wie bereits erwähnt, bestand ein Bedarf an einem Verfahren zur Messung der Form eines DIC-Defekts, mit dem die Form einschließlich der Größe des auf der Hauptoberfläche eines Silicium-Wafers erzeugten DIC-Defekts präzise und einfach gemessen werden kann.
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Der vorliegende Erfinder hat die obigen Probleme ernsthaft untersucht und in Folge dessen herausgefunden, dass die Form einschließlich der Größe in einer Höhenrichtung eines DIC-Defekts, der auf einer Hauptoberfläche eines Silicium-Wafers erzeugt wurde, präzise und einfach durch ein Verfahren zum Messen einer Form eines DIC-Defekts auf einem Silicium-Wafer gemessen werden kann, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Detektieren eines DIC-Defekts auf einer Hauptoberfläche des Silicium-Wafers mit einem Partikelzähler; Spezifizieren von Positionskoordinaten des detektierten DIC-Defekts; und Messen einer Form, die mindestens eine Höhe oder Tiefe des detektierten DIC-Defekts einschließt, durch Verwendung der spezifizierten Positionskoordinaten gemäß der Phasenverschiebungsinterferometrie. Diese Erkenntnis hat zur Vollendung der vorliegenden Erfindung geführt.
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Nachfolgend werden das Verfahren zur Messung der Form gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Polieren eines Silicium-Wafers unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Flussdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts und das Verfahren zum Polieren eines Silicium-Wafers veranschaulicht. Bevor der in 1 dargestellte Ablauf beginnt (vor S1), können beispielsweise Schritte zur Vorbereitung eines Silizium-Einkristallrohlings, zum Schneiden des Rohlings, zum Ätzen, Polieren, Erhitzen usw. durchgeführt werden. Der typischste Schritt, bei dem ein DIC-Defekt erzeugt wird, ist der Polierschritt. Bei diesem Polierschritt wird eine flüssige Suspension verwendet, die Aufschlämmung genannt wird. Der DIC-Defekt entsteht vermutlich dadurch, dass diese Aufschlämmung nach dem Polieren nicht angemessen behandelt wird. Dennoch gibt es viele unbekannte Fakten über die Entstehung von DIC-Defekten, und derzeit kann nicht festgestellt werden, dass der Polierschritt der einzige ursächliche Schritt ist, wie oben beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen einer Form eines DIC-Defekts führt diese Schritte aus: Erfassen eines DIC-Defekts auf einer Hauptoberfläche eines Silicium-Wafers mit einem Partikelzähler, wie in 1 durch S1 dargestellt; Spezifizieren von Positionskoordinaten des erfassten DIC-Defekts, wie durch S2 dargestellt; und weiteres Messen einer Form an den Koordinaten, wie durch S3 dargestellt. Der Partikelzähler, der für die DIC-Defektdetektion verwendet wird, ist im Allgemeinen aus der SurfScan-Serie, die, wie oben erwähnt, von der KLA-Tencor Corporation erhältlich ist, kann aber auch ein anderes Gerät sein, solange ein DIC-Defekt detektiert werden kann. Ferner ist das Gerät vorzugsweise in der Lage, die Positionskoordinaten des erkannten DIC-Defekts auszugeben. In diesem Fall können der Schritt S1 und der Schritt des Spezifizierens der Positionskoordinaten des erkannten DIC-Defekts, durch S2 gezeigt, fast gleichzeitig durchgeführt werden, und die Koordinatenposition kann schnell und mit hoher Präzision im Vergleich zu einem Fall der manuellen Angabe der Koordinatenposition, wie später beschrieben wird, spezifiziert werden. Auf diese Weise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts eine Ausführungsform, bei der die Schritte S1 und S2 nahezu gleichzeitig ausgeführt werden.
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Nun wird das Verfahren zum Spezifizieren der Koordinaten beschrieben. Mit der oben erwähnten SurfScan-Serie können die Koordinaten ausgegeben werden. Sogar bei anderen Arten von Partikelzähler-Auswertungsgeräten oder -verfahren, die keine Koordinaten ausgeben können, können die Koordinaten manuell spezifiziert und erfasst werden, indem eine Karte oder ein Beobachtungsbild der gesamten Oberfläche des Silicium-Wafers ausgegeben wird, die den erkannten DIC-Defekt zeigen. In diesem Fall ist das Koordinatensystem nicht begrenzt, und es kann jedes beliebige Koordinatensystem verwendet werden, wie z. B. X-Y-Koordinaten oder r-θ-Koordinaten, die als Polarkoordinaten bezeichnet werden, solange der Ort des DIC-Defekts spezifizert werden kann.
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Als nächstes wird der in 1 mit S3 bezeichnete Schritt durchgeführt, um die Form einschließlich mindestens einer Höhe oder Tiefe des erkannten DIC-Defekts zu messen, indem die spezifizierten Positionskoordinaten des DIC-Defekts gemäß der Phasenverschiebungsinterferometrie verwendet werden. Man beachte, dass die Phasenverschiebungsinterferometrie wie in Patentdokument 6 beschrieben ist, aber hier kurz beschrieben wird. Bei dieser Messmethode werden Interferenzstreifen von monochromatischem Licht beobachtet, während die Beobachtungshöhe verändert wird, um eine Phasenanalyse durchzuführen, so dass eine Höhenauflösung in der Größenordnung von Nanometern erreicht wird. Diese Phasenverschiebungsinterferometrie ist eine Beobachtungsmethode, deren Beliebtheit bei der Beobachtung mit Interferometrie zunimmt. Der Einsatz der Phasenverschiebungsinterferometrie ermöglicht so eine bequeme und hochpräzise Messung der Form von einem DIC-Defekt, der flach und graduell ist, insbesondere der Form einschließlich der Größe in Höhenrichtung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts wird vorzugsweise eine Oberfläche, auf der ein Bauelement hergestellt werden soll, als Hauptoberfläche des Silicium-Wafers gewählt, auf der die Form eines DIC-Defekts gemessen wird (im Folgenden können die Vorder- und Rückseiten eines Wafers charakteristisch als „Hauptoberfläche“ bezeichnet werden). Normalerweise sind DIC-Defekte auf einer solchen Oberfläche bei der Herstellung von Bauelementen problematisch. Die Bewertung der Oberfläche der Bauelementeherstellung ermöglicht eine genaue und einfache Bewertung des DIC-Defekts, der den Bauelementeherstellungsprozess beeinträchtigt.
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Darüber hinaus hat der Erfinder festgestellt, dass die Verwendung der wie oben beschriebenen DIC-Defektform, insbesondere der Daten zur Höhe oder Tiefe, eine erhebliche Verbesserung der Effizienz bei der Reduzierung von DIC-Defekten durch Polieren eines Silicium-Wafers mit DIC-Defekten ermöglicht.
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Durch geeignetes Polieren eines Silicium-Wafers, bei dem DIC-Defekte festgestellt wurden, können die DIC-Defekte reduziert werden. Bisher war es nicht möglich, die Form einschließlich der Größe in Höhenrichtung von DIC-Defekten, die auf einzelnen Wafern festgestellt wurden, genau zu messen. Daher wurde die Abtragsmenge einheitlich auf der Grundlage der Form eines allgemeinen DIC-Defekts festgelegt.
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Die Einstellung eines Polierabtrags auf der Grundlage der Form eines DIC-Defekts, die gemäß dem Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts
gemessen wurde, und das anschließende Polieren des Silicium-Wafers, wie in 1 durch S4 dargestellt, ermöglichen es jedoch, für jeden Silicium-Wafer einen geeigneten Polierabtrag einzustellen. Dadurch muss das Polieren nicht mehr als nötig durchgeführt werden. Dies steigert die Produktivität und kann die Kosten senken. Es ist zu beachten, dass die einzustellende Polierabtragsmenge vorzugsweise in einem solchen Bereich eingestellt wird, dass die Abtragsmenge mindestens fünfmal, z. B. 5-mal bis 50-mal, vorzugsweise 10-mal bis 20-mal, so hoch oder so tief wie die gemessene Höhe oder Tiefe des DIC-Defekts ist. Dadurch ist eine zuverlässigere und effizientere DIC-Defektreduzierung möglich.
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BEISPIEL
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung insbesondere anhand von einem Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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(Beispiel)
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Im vorliegenden Beispiel wurde ein Silicium-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet, dessen Hauptfläche eine (100)-Ebene war. Man beachte, dass der verwendete Silicium-Wafer, kurz gesagt, Schritte im Herstellungsablauf durchlaufen hat, die die Herstellung eines Silizium-Einkristallrohlings, das Schneiden des Blocks, das Anfasen, das Läppen, das Ätzen, das Polieren und die Reinigung in dieser Reihenfolge umfassen.
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2 ist ein Beispiel für eine Karte einer Probe des gereinigten Silicium-Wafers, die mit einem Partikelzähler ausgewertet wurde. Als Partikelzähler wurde der von der KLA-Tencor Corporation hergestellte SurfScan SP3 verwendet, und die Messung wurde im DIC-Modus der Hellfeldbeobachtung durchgeführt. Aus 2 ist ersichtlich, dass vier DIC-Defekte (durch schwarze Punkte gekennzeichnet) auf der verwendeten Probe detektiert wurden. Beachten Sie, dass die Positionskoordinaten jeder der vier Orte auch als Koordinatendaten ausgegeben wurden. Der Prozess der Detektion der DIC-Defekte bis zur Ausgabe der Positionskoordinaten entspricht S1 und S2 in 1.
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Als nächstes wurde der Schritt S3 in 1 durchgeführt. Die in Schritt S2 ausgegebenen Positionskoordinaten der DIC-Defekte wurden mit Hilfe der Phasenverschiebungsinterferometrie beobachtet. Für diese Beobachtung wurde ein OPTELICS HYBRID-Mikroskop der Firma Lasertec Corporation verwendet, das mit einer 10×-Zweistrahl-Interferenzobjektivlinse ausgestattet war. Außerdem wurde für das Hybridmikroskop ein beweglicher Tisch mit einer Positionskoordinatenpräzision in der Größenordnung von Mikrometern vorbereitet und installiert, um die unmittelbare Beobachtung der vom Partikelzähler ausgegebenen Positionskoordinaten zu ermöglichen.
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3 ist ein Beispiel für ein Phasenverschiebungs-Interferenzbild für die Beobachtung der Positionskoordinaten des DIC-Defekts, das in S1 oben ausgegeben wurde. Beachten Sie, dass diese 3 ein Beispiel für die Beobachtung eines DIC-Defekts mit einer konvexen Form zeigt. Die Grauskala der Figur zeigt die Höhe des DIC-Defekts an. Der weißeste Teil in der Mitte der Figur zeigt den oberen Teil der Höhe des DIC-Defekts an.
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4 zeigt ein Profil, mit dem die Phasenanalyse an einem der in 3 gezeigten DIC-Defekte unter Verwendung des Hybridmikroskops durchgeführt wurde. In diesem Beispiel ergab die Messung, dass die DIC-Defekthöhe 30 nm und die DIC-Defektbreite 190 µm betrug. Man beachte, dass, wie in 2 gezeigt, der verwendete Silicium-Wafer vier DIC-Defekte aufwies, und die Untersuchung durch den vorliegenden Erfinder ergab, dass die mehrfachen DIC-Defekte, die in demselben Wafer entdeckt wurden, im Wesentlichen die gleichen Höhen oder Tiefen aufwiesen. Da es verständlich ist, dass die anderen drei in diesem Beispiel gemessenen Stellen ähnliche Werte aufweisen wie der DIC-Defekt in 3 und 4, kann das an einer Stelle des DIC-Defekts gemessene Ergebnis, wie in 3 und 4 gezeigte Ergebnis kann als repräsentativer Wert für die DIC-Defektgröße der Probe (Silicium-Wafer) angesehen werden. Der Schritt S3 in 1 wurde bereits beschrieben. Auf diese Weise wurde die Form einschließlich der Größe in der Höhenrichtung der DIC-Defekte der Probe (Silicium-Wafer) gemessen.
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Anschließend wurde auf der Grundlage der durch die Messung ermittelten Form, einschließlich der Höhe oder Tiefe des DIC-Defekts, die Menge des Polierabtrags festgelegt und nachbearbeitet. Es ist zu beachten, dass man unter Nacharbeit die erneute Durchführung der Polier- und Reinigungsschritte an dem Produkt mit DIC-Defekt-Erzeugung versteht. Ziel der Nacharbeit ist es, die DIC-Defekt zu beseitigen und die Anzahl und die Höhe oder die Tiefe der DIC-Defekte zu verringern.
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Hier wurden zehn Proben verwendet, und die DIC-Defekte wurden an allen Proben mit dem Partikelzähler SP3 detektiert. Die DIC-Defekthöhe wurde an einer Stelle von jeder der zehn Proben gemessen. Für jede Probe wurde eine geeignete Nachbearbeitungsabtragsmenge für das Polieren festgelegt, und die Nachbearbeitungszeit wurde gemessen. Es ist zu beachten, dass das Nacharbeiten durch Einstellen der Abtragsmenge für das Polieren so durchgeführt wurde, dass die Abtragsmenge 10 bis 20 Mal so hoch oder so tief war wie die Höhe und Tiefe des DIC-Defekts. Auf diese Weise wurden die DIC-Defekte beseitigt, oder die Anzahl und die Höhe oder die Tiefe der DIC-Defekte verringert. Tabelle 1 zeigt die DIC-Defekthöhe und die Nachbearbeitungszeit von jeder Probe. Es ist zu beachten, dass sich „Nachbearbeitungszeit“ hier auf die Zeit bezieht, die für das Polieren in der Nachbearbeitung benötigt wird (ohne den Reinigungsschritt usw.).
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(Vergleichsbeispiel)
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Die Bedingungen des Vergleichsbeispiels wurden in konventioneller Weise eingestellt. Wenn also die Erzeugung von DIC-Defekten mit einem Partikelzähler festgestellt wurde, wurde die Nacharbeit mit einer einheitlichen Abtragsmenge durchgeführt. Konkret wurde der Abtrag auf 2 µm festgelegt, was einer Nachbearbeitungszeit von 5 Minuten entspricht (Tabelle 1) .
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Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung der Form eines DIC-Defekts in der Lage ist, die Höhe (oder die Tiefe) eines DIC-Defekts genau und einfach zu messen. Darüber hinaus wurde die Nachbearbeitungszeit auf maximal 80 % reduziert, wenn die Nachbearbeitungspolierabtragsmenge unter Verwendung der wie im Beispiel ermittelten DIC-Defekthöhe festgelegt wurde, und die gesamte Nachbearbeitungszeit der zehn Proben wurde ebenfalls um 65 % im Vergleich zum Vergleichsbeispiel reduziert, wie in Tabelle 1 gezeigt. Somit wurde eine erhebliche Reduzierung gegenüber dem Vergleichsbeispiel erreicht. Es ist anzumerken, dass die Qualität im Zusammenhang mit DIC-Defekten nach der Nacharbeit im Beispiel gleichwertig zu der des Vergleichsbeispiels war. Daraus geht hervor, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung einer Form eines DIC-Defekts neben der verkürzten Nacharbeitszeit verschiedene Effekte wie Kostenreduzierung und Produktivitätssteigerung aufweist.
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Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Ausführungsformen sind nur Beispiele, und alle Ausführungsformen, die im Wesentlichen die gleichen Merkmale aufweisen und die gleichen Funktionen und Wirkungen zeigen wie die in dem technischen Konzept, das in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung offenbart ist, sind in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2019021719 A [0003]
- JP 2019058955 A [0003]
- JP 2019125722 A [0003]
- JP 2018101698 A [0003]
- JP 2010021242 A [0003]
- JP 2016027407 A [0003]