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TWI797551B - 半導體晶圓的評估方法 - Google Patents

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TWI797551B
TWI797551B TW110103968A TW110103968A TWI797551B TW I797551 B TWI797551 B TW I797551B TW 110103968 A TW110103968 A TW 110103968A TW 110103968 A TW110103968 A TW 110103968A TW I797551 B TWI797551 B TW I797551B
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森敬一朗
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日商Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
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Abstract

提供新的評估方法，透過在塗佈層表面上檢出附著物及/或非附著凸狀缺陷，評估具有塗佈層的半導體晶圓。 係關於半導體晶圓的評估方法，以雷射表面檢查裝置評估半導體晶圓。上述半導體晶圓在半導體基板上具有塗佈層，上述雷射表面檢查裝置，具有：第1入射系統；第2入射系統，以比第1入射系統入射至被照射面的光入射角更高角度的入射角入射光至被照射面；第1受光系統；第2受光系統；以及第3受光系統。上述3種受光系統，分別從接收被照射面放射的光之受光角及偏光選擇性構成的群中選擇不同的1個以上。包括，在上述塗佈層表面上，根據複數測量結果，包含透過第1入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過分別以上述3種受光系統接收得到的3種低入射角測量結果、以及透過第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述3種受光系統的至少1種接收得到的至少1種高入射角測量結果，透過檢出從上述塗佈層表面上存在的附著物及非附著凸狀缺陷構成的群中選擇的缺陷種類作為亮點，進行上述半導體晶圓的評估。

Description

半導體晶圓的評估方法
本發明係有關於半導體晶圓的評估方法，詳細說來，係有關於半導體基板上具有塗佈層之半導體晶圓的評估方法。
近年來，作為半導體晶圓的缺陷和表面上附著異物的評估方法，廣泛使用根據雷射表面檢查裝置檢出的亮點(LPD；Light Point Defect)之方法(例如參照專利文獻1)。此方法中，對評估對象的半導體晶圓表面入射光，透過檢出來自這表面的放射光(散射光或反射光)，評估半導體晶圓缺陷．異物的有無及尺寸。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開第2005－43277號公報
[發明所欲解決的課題]
專利文獻1(專利公開第2005－43277號公報)中，揭示使用包括1個入射系統與2個受光系統的雷射表面檢查裝置，分類凸狀缺陷與凹狀缺陷，評估膜堆積狀態的半導體晶圓之方法(專利文獻1的段落0024〜0026中記載的第2實施形態)。
塗佈層成膜後的半導體晶圓上，作為表面缺陷，可以存在塗佈層表面的附著物與非附著凸狀缺陷。附著物，係成膜步驟中及/或成膜步驟後從外部環境附著至塗佈層上的異物。相對於此，非附著凸狀缺陷，是塗佈層表面的局部隆起，通常是成膜前晶圓表面上存在的缺陷為核心由於成膜而肥大化的缺陷。附著物，因為透過洗淨可以除去，很少影響之後的步驟。相對於此，非附著凸狀缺陷，例如，可能於之後的配線過程中引起動作異常，引起良率下降，不能以洗淨除去。如上述，附著物與非附著凸狀缺陷，因為用以降低的對策不同，最好可以分別檢出兩者。
本發明的一形態，目的在於提供新的評估方法，透過在塗佈層表面上檢出附著物及/或非附著凸狀缺陷，評估具有塗佈層的半導體晶圓。 [用以解決課題的手段]
本發明的一形態，係半導體晶圓的評估方法(以下，也僅記載「評估方法」)，以雷射表面檢查裝置評估半導體晶圓(以下，也僅記載「晶圓」)，其中，上述半導體晶圓在半導體基板上具有塗佈層，上述雷射表面檢查裝置，具有：第1入射系統；第2入射系統，以比第1入射系統入射至被照射面的光入射角更高角度的入射角入射光至被照射面；第1受光系統；第2受光系統；以及第3受光系統；上述3種受光系統，分別從接收被照射面放射的光之受光角及偏光選擇性構成的群中選擇不同的1個以上；上述塗佈層表面上，根據複數測量結果，包含透過第1入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過分別以上述3種受光系統接收得到的3種低入射角測量結果、以及透過第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述3種受光系統的至少1種接收得到的至少1種高入射角測量結果，透過檢出從上述塗佈層表面上存在的附著物及非附著凸狀缺陷構成的群中選擇的缺陷種類作為亮點，進行上述半導體晶圓的評估。
一形態中，上述3種受光系統中，1種受光系統可以接收全方位光，其它2種受光系統可以分別選擇接收方位角不同的偏光。
一形態中，接收上述全方位光的受光系統的受光角，可以是比上述其它2種受光系統的受光角更高的角度。
一形態中，上述其它2種受光系統中的一方選擇接收的偏光方位角為θ1 ∘，另一方選擇接收的偏光方位角為θ2 ∘，可以是0∘≦θ1 ∘≦90∘，90∘≦θ2 ∘≦180∘。
一形態中，上述至少1種高入射角測量結果，可以包含透過第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述其它2種受光系統的至少一方接收而得到的測量結果。
一形態中，上述評估方法，可以包括： 第1受光系統接收全方位光； 第2受光系統選擇接收方位角θ1 ∘的偏光； 第3受光系統選擇接收與方位角θ1 ∘不同的θ2 ∘的偏光，0∘≦θ1 ∘≦90∘且90∘≦θ2 ∘≦180∘； 第1受光系統的受光角，係比第2受光系統的受光角及第3受光系統的受光角更高的角度；根據從下列： 以第1入射系統與第1受光系統的組合得到的測量結果1中的有無檢出及檢出尺寸、 以第1入射系統與第2受光系統的組合得到的測量結果2中的有無檢出及檢出尺寸、 以第1入射系統與第3受光系統的組合得到的測量結果3中的有無檢出及檢出尺寸、以及 以第2入射系統與第2受光系統或第3受光系統的組合得到的測量結果4中的有無檢出及檢出尺寸 根據構成的群中選擇的判別基準，判別作為上述亮點檢出的缺陷種類是附著物還是非附著凸狀缺陷。
一形態中，可以根據之後敘述的表1中所示的判別基準實行上述判別。
一形態中，表1中，X可以在1.30〜1.50的範圍。
一形態中，表1中，Y可以在0.60〜0.80的範圍。
一形態中，表1中，Z可以在0.80〜0.85的範圍。
一形態中，上述塗佈層，可以是成膜材料堆積的堆積層。
一形態中，上述半導體基板，可以是單晶矽基板。 [發明效果]
根據本發明的一形態，透過檢出塗佈層表面的附著物及/或非附著凸狀缺陷，可以評估半導體基板上具有塗佈層的半導體晶圓。
以下，關於上述評估方法，更詳細說明。
[評估對象的半導體晶圓] 上述評估方法中評估對象的半導體晶圓，係半導體基板上具有塗佈層的半導體晶圓。上述半導體基板，可以是單晶矽基板等各種半導體基板。
作為上述半導體基板上存在的塗佈層，可以是根據眾所周知的成膜方法形成的各種塗佈層。作為上述塗佈層的具體例，可以舉出氧化物層、氮化物層、矽層、非晶矽層、金屬層等。
一形態中，上述塗佈層，可以是半導體基板上成膜材料堆積的堆積層。作為用以形成堆積層的成膜方法，可以根據氣相生長法在半導體基板上堆積成膜材料之各種成膜方法，例如，可以舉出CVD(化學氣相沈積)法，ALD(原子層沈積)法等。上述塗佈層的厚度，例如可以在5〜500nm(毫微米)的範圍，但不限定於此範圍。
上述半導體基板上的塗佈層表面上，可以存在附著物與非附著凸狀缺陷。根據以下詳述的評估方法，可以檢出這些缺陷種類。還有，附著物與非附著凸狀缺陷，因為都以凸狀的形狀存在塗佈層表面上，而且通常都具有廣範圍的尺寸分佈存在於塗佈層表面上，根據單純以雷射表面檢查裝置檢出的亮點尺寸之評估，判別兩者是困難的。相對於此，根據以下詳述的評估方法，可以判別附著物與非附著凸狀缺陷。
[雷射表面檢查裝置] 上述評估方法中使用的雷射表面檢查裝置(以下，也僅稱作「表面檢查裝置」)，包括：2種入射系統，使入射至被照射面的光入射角不同；以及3種受光系統(第1受光系統、第2受光系統及第3受光系統)，分別從受光角及偏光選擇性構成的群中選擇不同的至少1個。這樣的表面檢查裝置中，透過從不同的入射系統入射至評估對象的半導體晶圓的塗佈層表面(即被照射面)的光在被照射面上的各處反射或散射而放射的放射光，由不同的受光系統接收。放射光放射的方向(詳細說來，反射光的反射角度或散射光的散射角度)以及偏光特性，由於半導體基板上形成的塗佈層中的附著物及非附著凸狀缺陷的存在，可以種種變化。本發明者推測透過以從受光角及偏光選擇性構成的群中選擇分別不同的至少1個的上述3種受光系統接收這些不同的各種放射光，可以檢出上述附著物與非附著凸狀缺陷作為亮點。圖1顯示包括這樣的入射系統及受光系統之表面檢查裝置的一例(概略構成圖)。圖1中，以實線箭頭模式顯示入射光，以點線箭頭模式顯示放射光。但是，圖中顯示的入射方向及放射方向係例示，毫不限制本發明。又，各受光系統接收的放射光內，能夠包含反射光及散射光的一方或兩方。
圖1所示的表面檢查裝置10，包括低角度側雷射光源100作為第1入射系統。以比第1入射系統入射至被照射面的光入射角更高角度的入射角入射光至被照射面之第2入射系統，由高角度側雷射光源101a與鏡子101b構成。從高角度側雷射光源101a射出的光，透過以鏡子101b反射，改變其射出方向，入射至晶圓1的塗佈層(未圖示)表面。
圖1所示的表面檢查裝置10，作為3種受光系統，包括高角度側受光器201、低角度側受光器202、以及低角度側受光器203。圖1所示的表面檢查裝置10，具有高角度側受光器1個而低角度側受光器2個的構成。但是，上述評估方法中使用的表面檢查裝置，並非限定於如此構成，也可以是高角度側受光器2個而低角度側受光器1個的構成。又，2個低角度側受光器的受光角，相同也可以，不同也可以。這點，在高角度側受光器是2個的情況下也相同。這3個受光器分別從受光角及偏光選擇性構成的群中選擇至少不同的1個。關於這點，之後再述，還有，圖1所示的表面檢查裝置10中，低角度側受光器202及203，具有在台11上方全周接收放射光的構成。但是，表面檢查裝置具有的受光系統，只要具有可以接收放射光的構成即可，並非限定於圖1所示的構成。
還有，表面檢查裝置10，由於包括可旋轉裝載晶圓1的台11之旋轉馬達12以及可水平方向移動的可移動手段(未圖示)，可以改變從上述各雷射光源入射的光照射位置。藉此，對晶圓1的塗佈層表面的應評估的區域或表面全區依序照射光(即掃描)，可以在應評估的區域或表面全區實行缺陷種類的檢出。
還有，表面檢查裝置10，包括：控制部13，控制台11的旋轉及水平方向的移動；以及運算部14，根據上述各受光器接收的放射光之資訊，算出檢出的缺陷種類的檢出尺寸。又，PC(個人電腦)15，從控制部13接收照射光的位置之位置資訊，為了對未照射位置照射光，傳送使台11移動的信號。還有，PC15，從運算部14接收關於檢出的缺陷種類的檢出尺寸之資訊，可以產生之後詳述的各種測量結果。
但是，圖1中概略顯示的表面檢查裝置構成係例示。上述評估方法中，只要是具有入射至被照射面的光入射角不同的2種入射系統以及從受光角及偏光選擇性構成的群中分別選擇至少不同的一個的3種受光系統(第1受光系統、第2受光系統、及第3受光系統)的表面檢查裝置的話，就不限定圖1所示的構成之表面缺陷裝置，可以使用各種表面檢查裝置。作為具體的裝置名，例如可以舉出KLA公司製Surfscan系列SP5及同系列SP7。
[檢出對象的缺陷種類] 上述評估方法中根據表面檢查裝置的檢出對象，係半導體晶圓中從半導體基板上形成的塗佈層表面上存在的附著物及非附著凸狀缺陷構成的群中選擇的缺陷種類。這些缺陷種類，透過對評估對象的晶圓的塗層表面分別從上述2種入射系統入射光並從上述塗佈層表面放射光(散射或反射)，在受光系統中檢出作為亮點。透過檢出亮點，在表面檢查裝置的運算部中，根據檢出的亮點尺寸， 基於標準粒子的尺寸，可以算出帶來亮點的缺陷種類尺寸(檢出尺寸)。根據標準粒子尺寸的檢出尺寸算出，使用市售的表面檢查裝置內包括的運算手段，利用眾所周知的運算方法，可以實行。
附著物，係半導體基板上用以形成塗佈層的成膜步驟中及/或成膜步驟後，從外部環境附著至塗佈層表面的異物。 相對於此，非附著凸狀缺陷，與由於上述附著產生的缺陷不同，係塗佈層表面的局部隆起。如此的非附著凸狀缺陷，通常是成膜前的晶圓表面上存在的缺陷為核心，由於成膜而肥大化的缺陷。
上述評估方法中，晶圓的塗佈層表面上，根據複數測量結果，包含透過第1入射系統(即低角度側入射系統)入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過分別以上述3種受光系統接收得到的3種低入射角測量結果、以及透過第2入射系統(即高角度側入射系統)入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述3種受光系統的至少1種接收得到的至少1種高入射角測量結果，檢出從晶圓的塗佈層表面上存在的附著物及非附著凸狀缺陷構成的群中選擇的缺陷種類作為亮點。本發明者認為，附著物與非附著凸狀缺陷中，因為反射或散射來自上述2個入射系統的入射光而放射的性質不同，如上述透過利用複數測量結果，判別附著物與非附著凸狀缺陷，可以檢出作為亮點。
[評估方法的具體實施形態] 其次，說明關於上述評估方法的具體形態。
＜入射系統＞
從第1入射系統及第2入射系統分別入射至晶圓塗佈層表面的入射光波長，不特別限定。入射光，在一形態中可以是紫外光，也可以是可見光或其它的光。在此所謂本發明及本說明書中的紫外光，係指未達400nm波長區的光，所謂可見光，係指400〜600 nm波長區的光。
關於上述2種入射系統，有關入射角，所謂高角度(側)．低角度(側)，係以一方與另一方的關係相對決定的，不限定具體的角度。一形態中，從第1入射系統(即低角度側入射系統)入射至評估對象的晶圓塗佈層表面之入射光的入射角，與上述塗佈層表面水平的全方向為0∘，與此塗佈層表面水平垂直的方向為90∘，以最小0∘到最大90∘規定入射角時，可以是0∘以上60∘以下，理想是超過0∘在30∘以下的範圍。另一方面，從第2入射系統(即高角度側入射系統) 入射至評估對象的晶圓塗佈層表面之入射光的入射角，作為與上述相同規定的入射角，可以超過60∘在90∘以下，理想是超過80∘在90∘以下。
＜受光系統＞ 上述評估方法中使用的表面檢查裝置，具有3種受光系統，這3種受光系統，分別從受光角及偏光選擇性構成的群中選擇不同的至少1個。一形態中，可以是1種受光系統係以高角度側接受來自評估對象的晶圓塗佈層表面的放射光之高角度側受光系統，其它2種受光系統是以低角度側接受上述放射光的低角度側受光系統。2種低角度側受光系統的受光角，相同也可以，不同也可以。在此，有關受光角，所謂高角度(側)．低角度(側)，係以一方與另一方的關係相對決定的，不限定具體的角度。一形態中，與先前記載的入射角相同，以評估對象的晶圓塗佈層表面為基準規定角度時，所謂在高角度側的受光，可以指以超過80∘而90∘以下的受光角受光，所謂在低角度側的受光，可以指以0∘以上80∘以下的受光角受光。還有，另一形態中，也可以是2種受光系統是高角度側受光系統， 1種受光系統是低角度側受光系統。在此情況下，2種高角度側受光系統的受光角，相同也可以，不同也可以。
上述3種受光系統，分別從受光角及偏光選擇性構成的群中選擇不同的至少1個。有關受光角，與上述相同。另一方面，所謂「偏光選擇性不同」，係指受光系統，在選擇偏光接收的性質(即，有偏光選擇性)、接收全方位光的性質(即，無偏光選擇性)、以及即使偏光中也選擇接收具有特定(或特定範圍的)方位角之偏光的性質之中至少1個性質不同。給予受光系統偏光選擇性的手段是眾所周知的，例如由於受光系統中包括偏光濾波器，可以構成具有偏光選擇性的受光系統，根據偏光濾波器的種類，可以給予受光系統選擇接收具有特定(或特定範圍的)方位角的偏光之性質。
上述表面檢查裝置，在一形態中，可以是1種受光系統接收全方位光，其它2種受光系統選擇接收偏光。又，具體的一形態中，可以是1種受光系統接收全方位光，其它2種受光系統分別選擇接收方位角不同的偏光。關於選擇接收偏光的2種受光系統，以一方受光系統接收的偏光方位角為θ1 ∘，以另一方受光系統接收的偏光方位角為θ2 ∘，可以是0∘≦θ1 ∘≦90∘且90∘≦θ2 ∘≦180∘。還有，理想的一具體形態中，全方位角受光的受光系統之受光角，可以是比選擇接收偏光的受光系統更高的角度。還有，所謂全方位光，也稱作非偏光，是非偏光的光。相對於此，所謂偏光，係具有特定方向性(方位角)的光。
關於受光系統，更理想的一具體形態，如下。 第1受光系統，接收全方位光； 第2受光系統，接收方位角θ1 ∘的偏光； 第3受光系統，接收方位角θ2 ∘的偏光； 第1受光系統的受光角，係比第2受光系統及第3受光系統的受光角更高的角度。即，接收全方位角的光的第1受光系統，係高角度側受光系統，接收偏光的第2受光系統及第3受光系統，係低角度側受光系統。還有，接收偏光的2個受光系統(第2受光系統及第3受光系統)接收的偏光方位角是θ1 ∘＜θ2 ∘。
認為具有上述更理想的一具體形態之受光系統的表面檢查裝置中，接收方位角更小的偏光之第2受光系統，可以抑制來自晶圓塗佈層表面的反射光成分，容易檢出來自等方性散射的缺陷種類的散射光。相對於此，本發明者認為接收方位角更大的偏光之第3受光系統，相較於上述第2受光系統，雖然抑制來自晶圓塗佈層表面的反射光成分的效果更低，但可以高感度檢出來自異方性散射的缺陷種類之散射光。還有，本發明者推測，上述第2受光系統及第3受光系統，透過組合比這2種受光系統在更高角度側接收全方位光之第1受光系統，都可以更提高各種缺陷種類的檢出感度。這樣，本發明者認為，可以都高感度檢出附著物與非附著凸狀缺陷。但是，以上包含本發明者的推測，毫不限定本發明。
上述評估方法中，根據複數測量結果，包含透過第1入射系統(即低角度側入射系統)入射的光在評估對象的晶圓塗佈層表面反射或散射而放射的放射光透過分別以上述3種受光系統接收得到的3種低入射角測量結果、以及透過第2入射系統(即高角度側入射系統)入射的光以塗佈層表面反射或散射而放射的放射光透過以上述3種受光系統的至少1種接收得到的至少1種高入射角測量結果，檢出從晶圓的塗佈層表面上存在的附著物及非附著凸狀缺陷構成的群中選擇的缺陷種類作為亮點。根據更提高附著物及/或非附著凸狀缺陷的檢出感度之觀點，上述高入射角測量結果，理想是包含透過第2入射系統入射的光在評估對象的晶圓塗佈層表面反射或散射而放射的放射光透過由可以選擇接收偏光的上述2種受光系統中至少一方接收得到的測量結果。一形態中，高入射角測量結果，可以是透過第2入射系統入射的光在評估對象的晶圓塗佈層表面反射或散射而放射的放射光透過由可以選擇接收偏光的上述2種受光系統中任一方接收得到的測量結果。
可是，如先前記載，附著物與非附著凸狀缺陷，因為發生原因分別不同，用以降低這些附著物與非附著凸狀缺陷的手段也不同。例如，附著物，利用一般洗淨可以輕易除去。因此，為了降低附著物，例如，只要強化洗淨條件即可。具體地，作為降低附著物的手段，例如可以舉出增加洗淨次數、加長洗淨時間、使用更高洗淨力的洗淨劑等。或者，根據重新評估成膜步驟，可以舉出成膜步驟中及/或成膜過程後抑制異物附著至塗佈層表面，作為用以降低附著物的手段的一例。另一方面，非附著凸狀缺陷，不能以塗佈層形成後的洗淨除去。因此，作為用以降低非附著凸狀缺陷的手段，重新評估半導體晶圓的製造步驟，例如，強化塗佈層的成膜步驟前實行的半導體基板洗淨條件，透過洗淨除去能夠成為非附著凸狀缺陷形成核心的半導體基板表面的異物。因此，具有塗佈層的晶圓評估中，最好可以判別檢出附著物與非附著凸狀缺陷。因為，透過判別檢出，可以掌握附著物與非附著凸狀缺陷分別的發生次數和存在狀態(分佈)，根據發生次數和分佈可以選擇適當的降低手段。
本發明者認為，關於上述點，根據包括入射角不同的2種入射系統與上述更理想的一具體形態的受光系統之表面檢查裝置，基於 利用第1入射系統與第1受光系統的組合得到的測量結果1中的有無檢出及檢出尺寸、 利用第1入射系統與第2受光系統的組合得到的測量結果2中的有無檢出及檢出尺寸、 利用第1入射系統與第3受光系統的組合得到的測量結果3中的有無檢出及檢出尺寸、以及 利用第2入射系統與第2受光系統或第3受光系統的組合得到的測量結果4中的有無檢出及檢出尺寸 構成的群中選擇的至少1種判別基準，可以判別表面檢查裝置中作為亮點檢出的缺陷種類是附著物還是非附著凸狀缺陷。本發明者認為可以這樣判別的理由在於：由於晶圓塗佈層表面上存在的附著物與非附著凸狀缺陷，起因於發生原因不同且形狀等不同，因為散射．反射光的舉動不同，入射至晶圓塗佈層表面的光入射角不同，根據受光系統的受光角及偏光選擇性的不同，受光系統中的有無檢出和檢出尺寸將會不同。
根據包括入射角不同的2種入射系統與更理想的一具體形態的受光系統之表面檢查裝置，更理想是依照以下表1所示的基準，可以準確判別檢出的缺陷種類是附著物還是非附著凸狀缺陷。
[表1]
判別基準 缺陷種類
(1)在測量結果1、測量結果2及測量結果3的至少其1中超過檢出上限尺寸。 附著物
(2)除了是上述(1)中判別缺陷種類的亮點以外，在測量結果2中檢出，不在測量結果3中檢出。 附著物
(3)除了是上述(1)或上述(2)中判別缺陷種類的亮點以外，在測量結果3中檢出，不在測量結果2中檢出。 非附著凸狀缺陷
(4)除了是上述(1)〜(3)的任一項中判別缺陷種類的亮點以外，在測量結果2中檢出，不在測量結果1中檢出。 附著物
(5)除了是上述(1)〜(4)的任一項中判別缺陷種類的亮點以外，測量結果4中的檢出尺寸及測量結果2中的檢出尺寸都超過0，檢出尺寸比滿足以下任一式： (測量結果2中的檢出尺寸)/( 測量結果4中的檢出尺寸)≧X； (測量結果2中的檢出尺寸)/( 測量結果4中的檢出尺寸)≦Y。 非附著凸狀缺陷
(6)除了是上述(1)〜(4)的任一項中判別缺陷種類的亮點以外，測量結果4中的檢出尺寸及測量結果2中的檢出尺寸都超過0，檢出尺寸比滿足： Y＜(測量結果2中的檢出尺寸)/( 測量結果4中的檢出尺寸)＜X。 附著物
(7)除了是上述(1)〜(6)的任一項中判別缺陷種類的亮點以外，測量結果2中的檢出尺寸及測量結果3中的檢出尺寸都超過0，測量結果2中的檢出尺寸及測量結果3中的檢出尺寸的尺寸比滿足： (測量結果2中的檢出尺寸)/( 測量結果3中的檢出尺寸)＞Z。 非附著凸狀缺陷
(8) 除了上述(1)〜(7)中判別缺陷種類的亮點以外。 附著物
表1中，X、Y及Z ，分別單獨超過0。一形態中，X可以在1.30〜1.50的範圍，Y可以在0.60〜0.80的範圍，Z可以在0.80〜0.85的範圍。
上述(1)中的檢出上限尺寸，根據用以評估使用的表面檢查裝置決定，例如，關於表面檢查裝置中的檢出尺寸，檢查結果1的檢出上限尺寸可以是300nm 以上，檢查結果2的檢出上限尺寸可以是100nm 以上，檢查結果3的檢出上限尺寸可以是200nm 以上。
上述評估方法的一更具體形態，根據實施例之後敘述。根據上述評估方法的評估，可以實行關於半導體晶圓的半導體基板上形成的塗佈層表面有無缺陷種類(附著物及/或非附著凸狀缺陷)、缺陷種類的存在數量及存在位置(分佈)等的缺陷種類之各種評估。
根據以以上說明的評估方法實行評估得到的評估結果，半導體晶圓的製造步驟中，透過實行用以抑制塗佈層表面上的缺陷種類(附著物及/或非附著凸狀缺陷)發生的步驟變更和維持(例如製造條件的變更、製造裝置的交換、洗淨、藥液的高品質化等)，之後，可以提供上述缺陷種類少的高品質半導體晶圓作為製品晶圓。 又，根據上述評估方法評估作為製品出貨前的半導體晶圓，透過將確認塗佈層表面的缺陷種類存在數量在預定容許範圍內(臨界值以下)的半導體晶圓作為製品晶圓出貨，可以穩定供給高品質的半導體晶圓。還有，臨界值，不特別限定，可以根據製品晶圓的用途等適當設定。 即，上述評估方法，可以用於半導體基板上具有塗佈層的半導體晶圓之步驟管理和品質管理。 [實施例]
以下，根據實施例進一步說明本發明。但，本發明，不限定於實施例所示的實施形態。
1. 亮點(LPD)的檢出及缺陷種類的尺寸算出 作為評估對象的半導體晶圓，準備3枚半導體晶圓，具有單晶矽基板上以CVD法形成的氮化物層(氮化矽層)。3枚半導體晶圓的氮化物層厚度，分別是10nm 、50nm、100nm。 3枚半導體晶圓的氮化物層表面上，表面檢查裝置，使用KLA公司製Surfscan系列SP7實行亮點的檢出。 KLA公司製Surfscan系列SP7， 作為入射系統，具有： 斜向雷射光源(紫外光源)，使入射光對評估對象晶圓的塗佈層表面斜入射；以及 垂直雷射光源(紫外光源)，經由鏡子使入射光對評估對象晶圓的塗佈層表面垂直入射。 上述表面檢查裝置，作為入射系統與受光系統的組合，具有： DW1O(Dark－Field Wide 1 Oblique)通道、 DW2O(Dark－Field Wide 2 Oblique)通道、 DNO(Dark－Field Wide Narrow Oblique)通道、 DWN(Dark－Field Wide Normal)通道、以及 DNN(Dark－Field Narrow Normal)通道。又，本評估中，不使用DNN通道。 DW1O通道及DW2O通道的受光器，對於DNO通道的受光器，係低角度側的受光器，具有偏光選擇性。DW1O通道接收的偏光方位角，比DW2O通道接收的偏光方位角小。DW1O通道接收的偏光方位角，在0∘以上90∘以下的範圍，DW2O通道接收的偏光方位角，在90∘以上180∘以下的範圍。DW1O通道的檢出結果，相當於表1中的「測量結果2」。DW2O通道的檢出結果，相當於表1中的「測量結果3」。 DWN通道的受光器，與DW1O通道的受光器是共同的。DWN通道的檢出結果，相當於表1中的「測量結果4」。 DNO通道的受光器，係接收全方位光(即不具有偏光選擇性)的受光器，對於DW1O通道及DW2O通道的受光器，係高角度側的受光器。DNO通道的檢出結果，相當於表1中的「測量結果1」。 使用上述表面檢查裝置，關於上述3枚半導體晶圓，分別對氮化物層表面全區掃描入射光檢出缺陷種類作為亮點(LPD)，而且根據亮點尺寸，上述表面檢查裝置內備置的運算部中，算出檢出的缺陷種類尺寸(檢出尺寸)。又，上述表面檢出裝置的各受光系統中檢出的亮點尺寸下限(檢出下限尺寸)，DNO通道是40nm、DW1O通道是20nm、DW2O通道是30nm、DWN通道是50nm。
又，上述表面檢出裝置中，作為DCO(Dark-Field Composite Oblique)通道的檢出結果，得到合計DW1O通道、DW2O通道及DNO通道的檢出結果。DCO通道，在相同位置以DW1O通道、DW2O通道及DNO通道的2個以上的通道檢出亮點時，採用更大的尺寸，作為亮點的尺寸。又，DCO通道，顯示尺寸是「200000μm」時，「200000μm」不過是方便顯示的值，意味在DW1O通道、DW2O通道及DNO通道的至少1個中，檢出尺寸超過檢出上限尺寸。DW1O通道的檢出上限尺寸是100nm，DW2O通道的檢出上限尺寸是200nm，DNO通道的檢出上限尺寸是300nm。
2.根據掃描型電子顯微鏡的缺陷種類觀察
以掃描型電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope)觀察上述1.中實行評估的半導體晶圓的氮化層表面，根據觀察結果，分類上述表面檢查裝置檢出的亮點位置中存在的缺陷種類為附著物及非附著凸狀缺陷。圖2中顯示SEM觀察的各缺陷種類的一例(SEM像)。分類圖2(a)為非附著凸狀缺陷、圖2(b)為附著物的缺陷種類之SEM像。
3.缺陷種類的判別
基於上述1.的檢出結果，根據依照先前顯示的表1的以下表B的運算，分類檢出的亮點為附著物與非附著凸狀缺陷。
圖3，係顯示上述(2)及(3)的判別中使用之DW1O通道與DW2O通道的檢出尺寸分佈圖表。
圖4，係顯示上述(4)的判別中使用之DW1O通道與DNO通道的檢出尺寸分佈圖表。
圖5，係顯示上述判別(5)及(6)中使用之DW1O通道與DWN通道的檢出尺寸分佈圖表。 圖6，係顯示上述判別(7)中使用之DW1O通道與DW2O通道的檢出尺寸分佈圖表。 上述各圖表中，也顯示根據上述2.的SEM觀察之缺陷種類分類結果。 將這樣得到的缺陷種類分類結果，與上述2.的SEM觀察結果對比，求出適合判別基準的缺陷種類數後，在表2中所示的值。根據這些結果，算出表2所示的判別基準的判別結果與SEM觀察結果的分類結果一致的機率即適合率後，在表2中所示的值，確認不依存於塗佈層厚度而可以準確判別評估缺陷種類。
[表2]
缺陷種類判別基準 判別 成為對象的缺陷種類數量 適合判別基準的缺陷種類數量 適合率
(1)DCO通道的顯示尺寸是200000μm(即，DW1O通道、DW2O通道及DNO通道的至少其1中，檢出尺寸超過檢出上限尺寸) 附著物 440 426 96.8%
(2)除了是上述(1)中判別缺陷種類的亮點以外，在DW1O通道檢出，不在DW2O通道檢出。 附著物 706 673 95.3%
(3) 除了是上述(1)及(2)中判別缺陷種類的亮點以外，在DW2O通道檢出，不在DW1O通道檢出。 非附著凸狀缺陷 562 528 94.0%
(4) 除了是上述(1)〜(3)中判別缺陷種類的亮點以外，在DW1O通道檢出，不在DNO通道檢出。 附著物 566 496 87.6%
(5) 除了是上述(1)〜(4)中判別缺陷種類的亮點以外，根據DW1O通道的檢出尺寸與根據DWN通道的檢出尺寸都超過0，檢出尺寸比滿足以下其中任一項： ．DW1O/DWN≧1.30 ．DW1O/DWN≦0.70 非附著凸狀缺陷 614 552 89.9%
(6) 除了是上述(1)〜(4)中判別缺陷種類的亮點以外，根據DW1O通道的檢出尺寸與根據DWN通道的檢出尺寸都超過0，檢出尺寸比滿足： 0.70＜DW1O/DWN＜1.30 附著物 123 104 84.6%
(7) 除了是上述(1)〜(6)中判別缺陷種類的亮點以外， 根據DW1O通道的檢出尺寸與根據DW2O通道的檢出尺寸都超過0， 根據DW1O通道的檢出尺寸與根據DW2O通道的檢出尺寸的檢出尺寸比滿足： DW1O/DW2O＞0.83 非附著凸狀缺陷 235 204 86.8%
(8) 不滿足上述(1)〜(7)的任一項 附著物 198 146 73.7%
合計 － 3444 3129 90.9%
[產業上的利用可能性]
本發明的一形態，在半導體晶圓的製造分野中是有用的。
1:晶圓 10:表面檢查裝置 11:台 12:旋轉馬達 13:控制部 14:運算部 15:PC(個人電腦) 100:低角度側雷射光源 101a:高角度側雷射光源 101b:鏡子 201:高角度側受光器 202,203:低角度側受光器
[圖1]係顯示雷射表面檢查裝置的一例(概略構成圖)； [圖2]係顯示實施例中半導體晶圓的塗佈層表面上以SEM觀察的非附著凸狀缺陷及附著物的一例(SEM像)； [圖3]係顯示使用實施例中表2所示的(2)及(3)的判別之DW1O通道與DW2O通道的檢出尺寸分佈圖表； [圖4]係顯示使用實施例中表2所示的(4)的判別之DW1O通道與DNO通道的檢出尺寸分佈圖表； [圖5]係顯示使用實施例中表2所示的(5)及(6)的判別之DW1O通道與DWN通道的檢出尺寸分佈圖表；以及 [圖6]係顯示使用實施例中表2所示的(7)的判別之DW1O通道與DW2O通道的檢出尺寸分佈圖表。

Claims (14)

  1. 一種半導體晶圓的評估方法，以雷射表面檢查裝置評估半導體晶圓，其中，上述半導體晶圓在半導體基板上具有塗佈層；上述雷射表面檢查裝置，具有：第1入射系統；第2入射系統，以比上述第1入射系統入射至被照射面的光入射角更高角度的入射角入射光至上述被照射面；第1受光系統；第2受光系統；以及第3受光系統；上述3種受光系統，分別從接收上述被照射面放射的光之受光角及偏光選擇性構成的群中選擇不同的1個以上；上述半導體晶圓的評估方法，包括：上述塗佈層表面上，根據複數測量結果，包含透過上述第1入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過分別以上述3種受光系統接收得到的3種低入射角測量結果、以及透過上述第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述3種受光系統的至少1種接收得到的至少1種高入射角測量結果，透過檢出從上述塗佈層表面上存在的附著物及非附著凸狀缺陷構成的群中選擇的缺陷種類作為亮點，進行上述半導體晶圓的評估。
  2. 如請求項1所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述3種受光系統中，1種受光系統接收全方位光，其它2種受光系統分別選擇接收方位角不同的偏光。
  3. 如請求項2所述之半導體晶圓的評估方法，其中， 接收上述全方位光的受光系統的受光角，係比上述其它2種受光系統的受光角更高的角度。
  4. 如請求項2所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述其它2種受光系統中的一方選擇接收的偏光方位角為θ1°，另一方選擇接收的偏光方位角為θ2°，係0°≦θ1°≦90°，90°≦θ2°≦180°。
  5. 如請求項3所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述其它2種受光系統中的一方選擇接收的偏光方位角為θ1°，另一方選擇接收的偏光方位角為θ2°，係0°≦θ1°≦90°，90°≦θ2°≦180°。
  6. 如請求項2所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述至少1種高入射角測量結果，包含透過上述第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述其它2種受光系統的至少一方接收而得到的測量結果。
  7. 如請求項3所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述至少1種高入射角測量結果，包含透過上述第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述其它2種受光系統的至少一方接收而得到的測量結果。
  8. 如請求項4所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述至少1種高入射角測量結果，包含透過上述第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述其它2種受光系統的至少一方接收而得到的測量結果。
  9. 如請求項5所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述至少1種高入射角測量結果，包含透過上述第2入射系統入射的光在上述表面反射或散射而放射的放射光透過以上述其它2種受光系統的至少一方接收而得到的測量結果。
  10. 如請求項1~9中任一項所述之半導體晶圓的評估方法，包括：上述第1受光系統接收全方位光；上述第2受光系統選擇接收方位角θ1°的偏光；上述第3受光系統選擇接收與方位角θ1°不同的θ2°的偏光，0°≦θ1°≦90°且90°≦θ2°≦180°；上述第1受光系統的受光角，係比上述第2受光系統的受光角及上述第3受光系統的受光角更高的角度；根據從下列以上述第1入射系統與上述第1受光系統的組合得到的測量結果1中的有無檢出及檢出尺寸、以上述第1入射系統與上述第2受光系統的組合得到的測量結果2中的有無檢出及檢出尺寸、以上述第1入射系統與上述第3受光系統的組合得到的測量結果3中的有無檢出及檢出尺寸、以及以上述第2入射系統與上述第2受光系統或上述第3受光系統的組合得到的測量結果4中的有無檢出及檢出尺寸構成的群中選擇的判別基準，判別作為上述亮點檢出的缺陷種類是附著物還是非附著凸狀缺陷。
  11. 如請求項10所述之半導體晶圓的評估方法，其中，實行上述判別，係依照以下表1所示的基準：[表1]
    Figure 110103968-A0305-02-0026-1
     X、Y及Z，分別單獨超過0。
  12. 如請求項11所述之半導體晶圓的評估方法，其中，X在1.30~1.50的範圍，Y在0.60~0.80的範圍，且Z在0.80~0.85的範圍。
  13. 如請求項1~9中任一項所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述塗佈層，是成膜材料堆積的堆積層。
  14. 如請求項1~9中任一項所述之半導體晶圓的評估方法，其中，上述半導體基板，是單晶矽基板。
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