TWI901661B - 矽晶圓的微分干涉相差缺陷之形狀測定方法及研磨方法 - Google Patents

Abstract

本發明為矽晶圓的微分干涉相差（DIC, Differential Interference Contrast）缺陷之形狀測定方法，包含如下步驟：利用粒子計數器，檢測該矽晶圓之主面的DIC缺陷；指明該檢測出的DIC缺陷之位置座標；以及使用該指明之位置座標，藉由移相干涉法，測定該檢測出的DIC缺陷之至少包含高度或深度的形狀。藉此，提供簡單而精度良好地測定在矽晶圓之主面產生的DIC缺陷之包含尺寸的形狀之DIC缺陷之形狀測定方法。

Description

矽晶圓的微分干涉相差缺陷之形狀測定方法及研磨方法

本發明係關於一種，在矽晶圓產生的微分干涉相差（DIC, Differential Interference Contrast）缺陷之形狀測定方法及研磨方法。

若在矽晶圓的表面產生DIC缺陷，則於元件製作中，對CMP之不良或失焦之發生造成影響。因而，在專利文獻1至3，為了減少或抑制DIC缺陷，分別記載進行研磨劑、研磨頭、研磨布的改良。此外，在專利文獻4及5，針對DIC缺陷之測定法予以介紹。

此處，針對DIC缺陷予以說明。DIC，為Differential Interference Contrast的第一個字母，表示為微分干涉相差、差分干涉相差。DIC缺陷，於專利文獻3至5亦有描述，主要為利用KLA-Tencor公司製之粒子計數器即SurfScan系列的例如SP2或SP3等評價裝置，進一步以使用明視野觀察之DIC模式檢測到的缺陷。DIC缺陷，特徵為其係淺而和緩的缺陷，於矽晶圓表面存在隆起之凸型形狀與凹入之凹型形狀雙方。具體而言，作為常看到的形狀，特徵為高度或深度為數奈米至數十奈米，寬度為數十微米至數百微米，高度或深度與寬度的比（長寬比）為數千倍。 [習知技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開第2019-021719號公報 專利文獻2：日本特開第2019-058955號公報 專利文獻3：日本特開第2019-125722號公報 專利文獻4：日本特開第2018-101698號公報 專利文獻5：日本特開第2010-021242號公報 專利文獻6：日本特開第2016-027407號公報

[本發明所欲解決的問題]

DIC缺陷之檢測方法，一般以如同上述之粒子計數器檢測。然則，在該檢測方法，有僅可指明存在於矽晶圓表面的DIC缺陷之位置座標，無法求出DIC缺陷之包含尺寸的形狀等問題。在專利文獻5，描述以一般的利用干涉之顯微鏡進行的DIC缺陷之測定方法，但對於具體的數值並無揭露。如此地，迄今之前，仍未有正確提及DIC缺陷之高度、寬度的文獻。

為了解決上述問題，本發明之目的在於提供一種可簡單而精度良好地測定在矽晶圓之主面產生的DIC缺陷之包含尺寸的形狀之方法。 [解決問題之技術手段]

為了達成上述目的，本發明提供一種矽晶圓的微分干涉相差（Differential Interference Contrast, DIC）缺陷之形狀測定方法，包含如下步驟：利用粒子計數器，檢測該矽晶圓之主面的DIC缺陷；指明該檢測出的DIC缺陷之位置座標；以及使用該指明之位置座標，藉由移相干涉法，測定該檢測出的DIC缺陷之至少包含高度或深度的形狀。

依此等DIC缺陷之形狀測定方法，則可簡單而精度良好地測定在矽晶圓之主面產生的DIC缺陷之包含高度方向尺寸的形狀。

此時，該DIC缺陷之形狀測定方法中，可使該矽晶圓之主面為元件製作面。

藉此，可正確並簡單地評價對元件製程造成影響的DIC缺陷。

此時，矽晶圓之研磨方法中，可依據藉由上述DIC缺陷之形狀測定方法測定出的該DIC缺陷之形狀而設定研磨裕度，施行該矽晶圓之研磨。

藉此，可效率良好地以低成本方式高生產力地製作DIC缺陷層級降低之矽晶圓。 [本發明之效果]

如同上述，依本發明的DIC缺陷之形狀測定方法，則可簡單而精度良好地測定在矽晶圓之主面產生的DIC缺陷之包含高度方向尺寸的形狀。此外，藉由使用測定出的DIC缺陷之包含高度方向尺寸的形狀，而可正確地進行用於減少DIC缺陷之研磨裕度的設定，可縮短研磨時間並降低研磨所耗費的成本。

以下，詳細地說明本發明，但本發明並未限定於此等形態。

如同上述，要求一種DIC缺陷之形狀測定方法，簡單而精度良好地測定在矽晶圓之主面產生的DIC缺陷之包含尺寸的形狀。

本案發明人等，針對上述問題屢次用心檢討之結果，發現一種矽晶圓的DIC缺陷之形狀測定方法，包含如下步驟：利用粒子計數器，檢測該矽晶圓之主面的DIC缺陷；指明該檢測出的DIC缺陷之位置座標；以及使用該指明之位置座標，藉由移相干涉法，測定該檢測出的DIC缺陷之至少包含高度或深度的形狀；而藉由該方法，可簡單而精度良好地測定在矽晶圓之主面產生的DIC缺陷之包含高度方向尺寸的形狀，而完成本發明。

以下，針對本發明的一實施形態之形狀測定方法及矽晶圓之研磨方法，參考圖式並予以說明。

圖1係顯示本發明的DIC缺陷之形狀測定方法及矽晶圓之研磨方法的流程圖。亦可於較圖1記載之流程更為前段（S1之前），例如，施行單晶矽錠的製作或切錠、蝕刻、研磨、熱處理等步驟。此處，作為產生DIC缺陷之步驟，最具代表者為研磨步驟。在該研磨步驟，使用稱作研漿之懸浮液。發明人認為，DIC缺陷，係因研磨後未適當地施行該研漿的處理而產生。然則，關於DIC缺陷之產生，尚有許多不明處，現狀中，無法僅將如上述之研磨步驟指明為產生步驟。

本發明的DIC缺陷之形狀測定方法，施行圖1的S1所示之利用粒子計數器檢測矽晶圓之主面的DIC缺陷之步驟、及S2所示之指明檢測出的DIC缺陷之位置座標之步驟，進一步對該座標，施行S3記載之形狀測定。作為在DIC缺陷之檢測使用的粒子計數器，如同前述，一般為KLA-Tencor公司製之SurfScan系列，其他裝置，若為可檢測DIC缺陷檢測者即可。進一步，若為可將檢測出的DIC缺陷之位置座標輸出的裝置則較佳。此一情況，可將S1的步驟、與S2所示之指明檢測出的DIC缺陷之位置座標的步驟，略同時施行，相較於如同後述地以人工作業方式施行座標位置的指明之情況，可迅速且高精度地指明座標位置。如此地，本發明的DIC缺陷之形狀測定方法，包含將S1與S2之步驟略同時地實施的情況。

此處，針對座標之指明方法予以說明。若為該SurfScan系列，則可輸出座標，但即便為其以外之無法以粒子計數器輸出座標的評價裝置、方法之情況，仍可將顯示檢測出的DIC缺陷之矽晶圓全表面的圖或觀察影像輸出，以人工作業方式指明、取得座標。此時之座標系並無限定，無論為X-Y座標，或稱作極座標之r-θ座標，若可指明DIC缺陷之處，則為何種座標系皆可。

接著，如圖1的S3所示，施行如下步驟：使用指明的DIC缺陷之位置座標，藉由移相干涉法，測定檢測出的DIC缺陷之至少包含高度或深度的形狀。另，移相干涉法，於專利文獻6記載，若簡單地說明，則係藉由改變觀察高度並觀察單色光之干涉條紋，施行相位解析，而獲得奈米級的高度解析度之測定方法。作為利用干涉法之觀察，此一移相干涉法，為日漸普及之觀察方法。如此地，藉由利用移相干涉法，可簡便且高精度地測定係淺而和緩的缺陷之DIC缺陷的形狀，尤其為包含高度方向尺寸的形狀。

在本發明的DIC缺陷之形狀測定方法，作為施行DIC缺陷之形狀測定的矽晶圓之主面，宜採用元件製作面（區分晶圓的正背面，亦有稱作「主正面」之情形）。通常，在元件製程成為問題者，係元件製作面的DIC缺陷。若施行元件製作面之評價，則可對於對元件製程造成影響的DIC缺陷，正確並簡單地評價。

此外，本案發明人發現，若使用如同上述地求出的DIC缺陷之形狀，尤其是高度或深度的資料，則在研磨具有DIC缺陷之矽晶圓而使DIC缺陷減少的情況，可顯著地改善效率。

檢測出DIC缺陷之矽晶圓，藉由適當地施行研磨而可減少DIC缺陷。過去，無法測定在各個晶圓檢測到的DIC缺陷之尤其包含高度方向尺寸的形狀，故統一設定與一般的DIC缺陷之形狀相應的裕度。

然而，如圖1的S4所示，若依據藉由DIC缺陷之形狀測定方法測定出的DIC缺陷之形狀而設定研磨裕度，施行矽晶圓的研磨，則可對每一矽晶圓設定適當的研磨裕度，因而可不施行必要以上的研磨。因此，可改善生產力，降低成本。另，設定之研磨裕度，宜在測定到的DIC缺陷之高度或深度的5倍以上之範圍設定，例如，若使其為5倍~50倍，宜為10倍~20倍，則可更確實且效率良好地減少DIC缺陷。 [實施例]

以下，列舉實施例，針對本發明具體地說明，但本發明並未限定於此例。

（實施例） 在本實施例，使用直徑為300mm，主面為（100）面之矽晶圓。另，使用之矽晶圓，大致依序施行單晶矽錠製作、切錠、倒角、研光、蝕刻、研磨、清洗的各製作流程。

圖2，係將上述清洗後之矽晶圓的試樣利用粒子計數器評價之圖的一例。粒子計數器，使用KLA-Tencor公司製之SurfScan SP3，施行明視野觀察之DIC模式的測定。從圖2，得知在使用之試樣檢測到4處的DIC缺陷（以黑點表示）。另，將此4處之各位置座標亦輸出為座標資料。至該DIC缺陷之檢測與位置座標之輸出為止，相當於圖1的S1、S2之步驟。

接著，施行圖1的S3之步驟。對於在該S2之步驟中輸出的DIC缺陷之位置座標，施行利用移相干涉法的觀察。在該觀察中，使用裝設有10倍之雙光束干涉用接物透鏡的Lasertec公司製之OPTELICS混合型顯微鏡。此外，於該混合型顯微鏡，製作並設置具有微米級之位置座標精度的可動式平台，俾可直接觀察粒子計數器所輸出之位置座標。

圖3，係對於在上述S1輸出的DIC缺陷之位置座標進行觀察的相位偏移干涉影像之一例。另，於此圖3，顯示觀察到凸型形狀的DIC缺陷之例子。圖的黑白濃淡表示DIC缺陷之高度，位於圖中央之最白的部分係指DIC缺陷之高度的頂點。

於圖4，顯示利用上述混合型顯微鏡對圖3所示的DIC缺陷之一個進行相位解析的剖面。在此例中，可測定出DIC缺陷高度為30nm，DIC缺陷寬度為190μm。另，如圖2所示，使用之矽晶圓具有4處的DIC缺陷，而經本案發明人進行調查後，得知在同一晶圓內檢測到的複數個DIC缺陷，為略同程度之高度或深度。在本實施例測定到之圖3、4的DIC缺陷以外之其他3處中即便顯示為接近的值亦可，故可如圖3、圖4所示地將測定1處DIC缺陷之結果，作為該試樣（矽晶圓）的DIC缺陷之尺寸的代表值。至此，為圖1的S3之步驟。如此地，施行試樣（矽晶圓）的DIC缺陷之包含高度方向尺寸的形狀之測定。

接著，依據測定取得的DIC缺陷之包含高度或深度的形狀，設定研磨之裕度，施行二次加工。另，二次加工，其目的在於藉由使產生DIC缺陷之製品通過再度研磨及清洗步驟，而消除DIC缺陷，及減少DIC缺陷數或DIC缺陷高度、深度。

此處使用之試樣為10片，其全數為以該粒子計數器SP3檢測DIC缺陷之試樣。對10片試樣，實施各試樣1處的DIC缺陷之高度測定，設定與各試樣相符的二次加工裕度而予以研磨，量測二次加工時間。另，二次加工，藉由設定DIC缺陷高度及深度的10~20倍之裕度，予以研磨，而消除DIC缺陷，抑或減少DIC缺陷數或DIC缺陷高度、深度。於表1，顯示各試樣之DIC缺陷高度、二次加工時間。另，此處所述之「二次加工時間」，係二次加工中的研磨所需之時間（不含清洗步驟等）。

（比較例） 在比較例顯示，如同習知，以粒子計數器檢測到DIC缺陷之產生的情況，以統一的二次加工裕度施行二次加工之條件。具體而言，將裕度設定為2μm，使二次加工時間為5分鐘（表1）。

[表1]

試樣編號	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	合計
移相干涉法獲得之DIC缺陷高度（nm）	29.5	42.2	25.2	11.6	35.4	81.9	22.6	56.7	79.3	54.3	-
二次加工時間（分鐘）	實施例	1.1	1.6	1.3	1.0	1.3	3.1	1.0	2.1	3.0	2.0	17.5
比較例	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0	50.0

得知若依本發明的DIC缺陷之形狀測定方法，則可正確並簡單地測定DIC缺陷之高度（或深度）。此外，若如同實施例地使用求出之DIC缺陷高度設定二次加工之研磨裕度，則如表1所示，二次加工時間相較於比較例最多減少80%，在10片之合計亦減少65%，獲得相較於比較例可大幅減少二次加工時間的結果。另，關於二次加工後的DIC缺陷之品質，亦可確認實施例與比較例同等。如此地，得知若依本發明的DIC缺陷之形狀測定方法，不僅縮短二次加工時間，亦可獲得成本降低、生產力改善等各種效果。

另，本發明，並未限定於上述實施形態。上述實施形態僅為例示，具有與本發明之發明申請專利範圍所記載的技術思想實質上相同之構成、達到相同之作用效果者，無論為何種形態皆包含於本發明的技術範圍。

S1~S4:步驟

圖1係顯示本發明的DIC缺陷之形狀測定方法的流程圖。 圖2顯示本發明的實施例中，以粒子計數器評價出的DIC缺陷圖之一例。 圖3顯示本發明的實施例中取得的相位偏移干涉影像之一例。 圖4顯示本實施例所示的DIC缺陷之經施行相位解析的剖面之一例。

S1~S4:步驟

Claims (3)

1. 一種微分干涉相差（DIC）缺陷之形狀測定方法，測定矽晶圓的DIC缺陷之形狀，其特徵在於包含如下步驟：利用粒子計數器，檢測該矽晶圓之主面的DIC缺陷；將該檢測出的DIC缺陷之位置座標從該粒子計數器向移相干涉檢查裝置輸出；以及依據該輸出的位置座標來設定該移相干涉檢查裝置，並藉由移相干涉法，測定該檢測出的DIC缺陷之至少包含高度或深度的形狀；該DIC缺陷，係寬度為數十微米至數百微米級的缺陷。
2. 如請求項1之微分干涉相差（DIC）缺陷之形狀測定方法，其中，該矽晶圓之主面為元件製作面。
3. 一種矽晶圓之研磨方法，其特徵在於：依據藉由如請求項1或2之微分干涉相差（DIC）缺陷之形狀測定方法所測定出的該DIC缺陷之形狀而設定研磨裕度，施行該矽晶圓的研磨。