相关专利申请的相互参照
本申请主张在2015年10月7日提出申请的日本专利申请2015-199111号的优先权，特在此引用其全部记载。
本发明涉及一种半导体晶片的评价方法，更具体地说，涉及一种具有研磨面的半导体晶片的评价方法。
另外，本发明还涉及利用上述评价方法进行评价后的、具有研磨面的半导体晶片。
背景技术：
作为对半导体晶片的缺陷和附着于表面的异物进行评价的方法，基于由激光表面检查装置所检出的亮点(lpd；lightpointdefect：光点缺陷)的方法正被广泛使用(例如参照特许第5509581号说明书(其全部记载在此特作为公开内容加以引用))。该方法是：通过使光向评价对象半导体晶片的表面入射，并检出来自该表面的放射光(散射光和反射光)，来对半导体晶片缺陷和异物的有无及尺寸进行评价。
技术实现要素：
在半导体晶片中，抛光晶片(polishedwafer)是经过包括研磨工序在内的各种工序而被制造的半导体晶片，其表面(最表面)是研磨面。在此所谓的研磨面是指被镜面研磨(也被称作“抛光”)后的面。在抛光晶片的表面(研磨面)能存在表面附着异物、及因镜面研磨和在其前后所进行的各种工序而产生的缺陷(下文称作“加工所致缺陷”)。如果能够检出这些表面附着异物和加工所致缺陷，则通过基于检出结果来进行消除这些表面附着异物和加工所致缺陷的发生原因等的制造工序管理，就能提供一种加工所致缺陷、表面附着异物少的研磨晶片。
本发明的一种形态是提供一种通过检出加工所致缺陷、表面附着异物来对具有研磨面的半导体晶片进行评价的新评价方法。
激光表面检查装置由入射系统和光接收系统构成。关于这一点，在专利文献1中记载了使用具备两个入射系统的激光表面检查装置来检查在研磨工序中导入的缺陷和异物的方法。针对此，本发明人努力研究的结果是使用来自一个入射系统的入射光的下述评价方法：
一种使用具有入射系统和光接收系统的激光表面检查装置对具有研磨面的半导体晶片进行评价的评价方法，该方法包括：
使入射光从一入射系统向上述半导体晶片的研磨面入射，该入射光被研磨面反射或散射而放射的放射光，由第一光接收系统接收而获得测量结果1，由第二光接收系统接收而获得测量结果2，由第三光接收系统接收而获得测量结果3；基于测量结果1、测量结果2和测量结果3，将从由存在于上述半导体晶片的上述研磨面的加工所致缺陷和表面附着异物组成的群中选择的异常类作为亮点来检出，对上述半导体晶片进行评价；
第一光接收系统、第二光接收系统和第三光接收系统的受光角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同。
也就是，根据上述评价方法，基于通过激光表面检查装置所获得的三种测量结果，能够检出上述异常类，该激光表面检查装置具备一入射系统和三个光接收系统，该三个光接收系统的受光角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同。
在一种形态中，在上述三个光接收系统中，一个光接收系统接收全方位光，其他两个光接收系统分别选择地接收方位角不同的偏振光。
在一种形态中，接收上述全方位光的光接收系统的受光角比其他两个光接收系统的受光角大。
在一种形态中，上述其他两个光接收系统中的一个所接收的偏振光的方位角为θ1°，另一个所接收的偏振光的方位角为θ2°，0°≤θ1°≤90°，90°≤θ2°≤180°。
在一种形态中，第一光接收系统接收全方位光，第二光接收系统接收方位角θ1°的偏振光，第三光接收系统接收方位角θ2°的偏振光，第一光接收系统的受光角比第二光接收系统和第三光接收系统的受光角大。
根据从由测量结果1中的检出有无和检出尺寸、测量结果2中的检出有无和检出尺寸以及测量结果3中的检出有无和检出尺寸组成的群中所选择的判断基准，判断被检出的异常类是加工所致缺陷还是表面附着异物。
在一种形态中，根据后述表1所示的判断基准进行上述判断。
在上述判断基准中，1.0＜x＜2.0。在一种形态中，1.3＜x＜1.6。
在一种形态中，以与半导体晶片的研磨面水平的整个方向为0°，与研磨面垂直的方向为90°，上述入射光的入射角度为大于0°且小于90°。
本发明的一种形态涉及一种采用上述评价方法进行了评价的、具有研磨面的半导体晶片。
根据本发明的一种形态，具有研磨面的半导体晶片的各种异常类的检出成为可能。
附图说明
图1显示激光表面检查装置的一例(概略结构图)。
图2是用扫描型电子显微镜对在实施例中进行评价的研磨晶片的研磨面观察到的各种异常类(sem像)。
图3是显示由实施例的激光表面检查装置对研磨晶片进行评价的结果的图形。
图4是显示由实施例的激光表面检查装置对研磨晶片进行评价的结果的图形。
具体实施方式
[半导体晶片的评价方法]
本发明的一种形态涉及一种使用具有入射系统和光接收系统的激光表面检查装置对具有研磨面的半导体晶片进行评价的评价方法(下文也记载成“评价方法”)。上述评价方法包含下述步骤，也就是，使来自入射系统的入射光向上述半导体晶片的研磨面入射，通过由第一光接收系统接收因该入射光被研磨面反射或散射而放射的放射光，获得测量结果1，通过由第二光接收系统接收因该入射光被研磨面反射或散射而放射的放射光，获得测量结果2，通过由第三光接收系统接收因该入射光被研磨面反射或散射而放射的放射光，获得测量结果3，根据测量结果1、测量结果2和测量结果3，将从由存在于上述半导体晶片的上述研磨面的加工所致缺陷和表面附着异物组成的群中所选择的异常类作为亮点来检出，对上述半导体晶片进行评价，第一光接收系统、第二光接收系统和第三光接收系统的光接收角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同。
下文对上述评价方法进行更详细地说明。下文也将具有研磨面的半导体晶片记载成“研磨晶片”。
<激光表面检查装置>
上述评价方法所使用的激光表面检查装置(下文也简单记载成“表面检查装置”)具备：
一入射系统；
光接收角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同的三个光接收系统(第一光接收系统、第二光接收系统和第三光接收系统)。在该表面检查装置中，从一入射系统向评价对象半导体晶片的研磨面入射的光通过在研磨面上的各个部位被反射或散射而放射的放射光被上述三个光接收系统接收。入射光的放射方向(具体而言，反射光的反射角度或散射光的散射角度)和偏振光特性因加工所致缺陷和表面附着异物的存在而能发生各种变化。本发明人推测，利用光接收角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同的上述三个光接收系统接收这些各自不同的入射光，能够将加工所致缺陷和表面附着异物作为亮点检出。在图1显示具备这种入射系统和光接收系统的表面检查装置的一例。在图1中，虽然用实线箭头示意性表示入射光，用虚线箭头示意性表示放射光，但图中所示的入射方向和放射方向是示例，并不限制本发明。
作为入射系统和光接收系统，图1所示表面检查装置10具备：
激光光源100；
低角度侧光接收器101和102、以及高角度侧光接收器201，对从激光光源100入射的光通过在研磨晶片1的表面(研磨面)散射或反射而放射的放射光进行接收。
虽然图1所示表面检查装置10具有一个高角度侧光接收器和两个低角度侧光接收器，但并不局限于这种结构，也可以具有两个高角度侧光接收器和一个低角度侧光接收器。而且两个低角度侧光接收器的光接收角可以相同，也可以不同。当具有两个高角度侧光接收器时也同样，即，两个高角度侧光接收器的光接收角可以相同，也可以不同。这三个光接受器的受光角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同。针对这一点，以后将详细介绍。而且，在图1所示表面检查装置10中，虽然低角度侧光接收器101和102具有在载物台11上方整周接收放射光的结构，但只要是具有能够接收放射光的结构即可，也可以不是图1所示形态所限定的形态。
另外，通过具备使载置研磨晶片1的载物台11能够旋转的旋转电机12和能够使载物台11在水平方向移动的可动设施(未图示)，表面检查装置10能够改变从上述各个激光光源入射的光的照射位置。从而，能够将光按依次照射(扫描)在研磨晶片1的表面中应该评价的区域或整个表面区域，能够在应该评价的区域或整个表面区域进行异常类的检出。
另外，表面检查装置10还具备：控制器13，对载物台11的旋转和水平方向的移动进行控制；运算部14，基于上述各个光接受器接收的放射光的信息来计算被检出的异常类的检出尺寸。而且pc(personalcomputer：个人计算机)15接收来自控制部13的光所照射的位置的位置信息，发送为了向未照射位置照射光而使载物台11移动的信号。另外，pc15能够从运算部14接收与被检出的异常类的检出尺寸相关的信息，并能生成测量结果1、测量结果2和测量结果3。
但是，在图1显示概略的表面检查装置的结构是示例。在上述评价方法中，只要是具有一个入射系统与受光角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同的三个光接收系统(第一光接收系统、第二光接收系统和第三光接收系统)的表面检查装置，并不局限于图1所示结构的表面缺陷装置，能够使用各种表面检查装置。例如，作为具有一个入射系统和三个光接收系统的表面检查装置，可以使用klatencor公司制造的surfscan系列sp5。
<检出对象的异常类>
上述评价方法中的检出对象是从由存在于半导体晶片的上述研磨面的加工所致缺陷和表面附着异物组成的群中所选择的异常类。通过使光从一入射系统向评价对象研磨晶片的研磨面入射，光被研磨面放射(散射或反射)，这些异常类在光接收系统作为亮点被检出。通过检出亮点，在表面检查装置的运算部，根据检出的亮点的尺寸并基于标准粒子的尺寸，能够计算出造成亮点的异常类的尺寸(检出尺寸)。基于标准粒子的尺寸的检出尺寸的计算能够利用市场上销售的表面检查装置所配备的运算设施或利用公知的运算方法来进行。
表面附着异物是在研磨晶片的制造工序等中附着的异物，一般被称作粒子(particle)。
针对此，加工所致缺陷是因研磨晶片的制造工序中的化学或机械加工而被导入研磨晶片的。例如，作为加工所致缺陷的示例可以例举：
因镜面研磨或通常在镜面研磨之前进行的粗研磨(例如抛光)等研磨而被导入的线状的凸状缺陷pid(polishedinduceddefect：抛光诱导缺陷)；
在pid中比较短的岛状形状的pid，即shortpid；
比较平缓的凹形状的缺陷，也就是shallow。
<评价方法的具体形态>
下文对上述评价方法的具体形态进行说明。
(入射系统)
从一入射系统入射到评价对象研磨晶片的研磨面的入射光的波长并未被特别限定。虽然在一种形态中，入射光是紫外线，但也可以是可视光或其它光。在此，本发明中的紫外线是指不满400nm的波长区域的光。所谓可视光是指400nm～600nm的波长区域的光。
当将与上述研磨面水平的整个方向设为0°，与该研磨面垂直的方向设为90°，并将从一入射系统入射到评价对象研磨晶片的研磨面的入射光的入射角度规定为最小0°至最大90°时，则该入射角度可以规定成0°以上且90°以下，优选为超过0°并小于90°的范围。
(光接收系统)
如上所述，本发明的评价方法所使用的表面检查装置具有三个光接收系统，这三个光接收系统的受光角和偏振光选择性中的至少一个彼此不同。在一种形态中，一个光接收系统是在高角度侧接收来自评价对象研磨晶片的研磨面的放射光的高角度光接收系统，其他两个光接收系统是在低角度侧接收上述放射光的低角度光接收系统。两个低角度光接收系统的受光角可以相同，也可以不相同。在此，所谓的与受光角相关的高角度(侧)和低角度(侧)是根据一方和另一方的关系而相对确定的结果，具体的角度并未限定。在一种形态中，在与上文记载的入射角度相同地以评价对象研磨晶片的研磨面为基准来规定角度的情况下，所谓的高角度侧的受光可以是在超过80°且至90°范围的受光角接收光，所谓的低角度侧的受光可以是在0°～80°范围的受光角接收光。而且，在其他的一种形态中，也可以为两个光接收系统是高角度光接收系统，一个光接收系统是低角度光接收系统。在此情况下，两个高角度光接收系统的受光角可以相同，也可以不相同。
上述三个光接收系统的受光角和偏振光选择性中的至少一个被此不同。受光角已在上文叙述。另一方面，“偏振光选择性不同”是指，光接收系统选择地接收偏振光的性质(即，具有偏振光选择性)、接收全方位光的性质(即，没有偏振光选择性)、和选择地接收偏振光中具有特定(或特定范围的)方位角的偏振光的性质中的至少一种性质不同。对光接收系统赋予偏振光选择性的措施是公知的，例如通过将偏光滤光器配置在光接收系统而能够构成具有偏振光选择性的光接收系统，根据偏光滤光器的种类，能够将选择地接收具有特定(或特定范围的)方位角的偏振光的性质赋予光接收系统。
在一种形态中，上述表面检查装置的一个光接收系统能够接收全方位光，其他两个光接收系统能够选择地接收偏振光。而且，在具体的一种形态中，一个光接收系统能够接收全方位光，其他两个光接收系统能够分别选择地接收方位角不同的偏振光。在选择地接收偏振光的两个光接收系统中，将被一个光接收系统接收的偏振光的方位角设为θ1°，将被另一个光接收系统接收的偏振光的方位角设为θ2°，0°≤θ1°≤90°，并且90°≤θ2°≤180°。另外，在优选的具体的一种形态中，接收全方位角的光接收系统的受光角可以是比选择地接收偏振光的光接收系统的受光角高的角度。而且所谓全方位光也被称作非偏振光，是不偏振的光。与此相对，偏振光是指具有特定方向性(方位角)的光。
关于光接收系统，更优选的一个具体形态如下文所述：
第一光接收系统接收全方位光，
第二光接收系统接收方位角θ1°的偏振光，
第三光接收系统接收方位角θ2°的偏振光，
第一光接收系统的受光角比第二光接收系统和第三光接收系统的受光角高。即，接收全方位角的第-光接收系统是高角度的光接收系统，接收偏振光的第二光接收系统和第三光接收系统是低角度的光接收系统。另外，接收偏振光的两个光接收系统(第二光接收系统和第三光接收系统)接收的偏振光的方位角是θ1°＜θ2°。
虽然上述评价方法中的检出对象是从由存在于研磨面的加工所致缺陷和表面附着异物组成的群中被选择的异常类，但在这些异常类中，与加工所致缺陷相比，表面附着异物(例如，一般被称作“particle”)具有将从入射系统入射的入射光各向同性散射的倾向。而且换而言之，与表面附着异物相比，加工所致缺陷具有将从入射系统入射的入射光各向异性散射的倾向。本发明人认为，与这种倾向相关，在与一更佳具体形态相关的、具有光接收系统的表面检查装置中，接收方位角更小的偏振光的第二光接收系统能够抑制来自研磨晶片的表面(研磨面)的反射光的成分，能够轻易地检出来自引起各向同性散射表面附着异物的散射光。与此相对，本发明人认为，与上述第二光接收系统相比，虽然接收方位角更大的偏振光的第三光接收系统对来自研磨晶片表面(研磨面)的反射光成分的抑制效果低，但能够高灵敏度地检出来自引起各向异性散射的加工所致缺陷的散射光。另外，本发明人推测，通过使上述第二光接收系统、第三光接收系统与第一光接收系统组合，能够进一步提高各种异常类的检出灵敏度，第一光接收系统在比第二光接收系统和第三光接收系统高的角度侧接收全方位光。这样一来，本发明人认为，能够高灵敏度地检出加工所致缺陷和表面附着异物。但是上述内容包含本发明人的推测，并不限定本发明。
而且，如上所述，由于表面附着异物和加工所致缺陷发生的原因彼此不同，所以用于减少它们的措施也不同。例如，表面附着异物一般通过清洗就可除去。因此，为了减少表面附着异物，强化清洗即可。另一方面，加工所致缺陷因上述那样在研磨等时被导入，因此，为了减少加工所致缺陷，希望研究制造工序中的各种条件的变更。因此，在研磨晶片的评价中，希望能够判断并检出表面附着异物和加工所致缺陷。通过判断和检出，能够把握表面附着异物和加工所致缺陷各自的发生数量和存在状态(分布)，能够对应于发生数量和分布来选择适合的减少措施。针对这一点，根据与上述一更佳具体形态相关的、具备光接收系统的表面检查装置，通过在高角度侧接收全方位光的第一光接收系统接收光，获得测量结果1，通过在低角度侧接收方位角θ1°的偏振光的第二光接收系统接收光，获得测量结果2，通过在低角度侧接收方位角θ2°(但是θ1°＜θ2°)的偏振光的第三光接收系统接收光，获得测量结果3；基于从由测量结果1中的检出有无和检出尺寸、测量结果2中的检出有无和检出尺寸及测量结果3中的检出有无和检出尺寸组成的群中所选择的判断基准，能够判断被检出的异常类是加工所致缺陷还是表面附着异物。本发明人认为这种判断成为可能的理由是：加工所致缺陷和表面附着异物因产生的原因不同而形状不同，因形状不同，使光散射和反射的举动不同，所以在受光角和偏振光选择性不同的光接收系统中的检出有无和检出尺寸存在差异。
根据与上述一更佳具体形态相关的、具备光接收系统的表面检查装置，最好能够按照下文表1所示基准来判断所检出的异常类是表面附着异物，还是加工所致缺陷。在下述表1中，1.0＜x＜2.0。本发明人认为，通过按照基于1.0＜x＜2.0的下述关系式和特定的光接收系统的检出有无的基准而能够判断加工所致缺陷和表面附着异物的理由是：各个光接收系统的受光角和/或偏振光选择性不同、以及加工所致缺陷和表面附着异物的光的散射和反射的举动不同。这一点是本发明人通过努力研究而获得的、以往未知的新的见解。
【表1】
上述x满足1.0＜x＜2.0，最好满足1.3＜x＜1.6。作为一例，例如x＝1.4。
上述评价方法的更具体的一种形态基于实施例来叙述。通过采用上述评价方法所进行的评价，能够进行研磨晶片表面异常类的有无、异常类的存在数量和存在位置(分布)等与异常类相关的各种评价。
基于利用上述说明的评价方法所进行的评价而获得的评价结果，通过在研磨晶片的制造工序中，进行用于减少各种异常类的工序变更和修补(例如，制造条件的变更、制造装置的改造、清洗、药液的高质量化等)，然后，能够将异常类少的高质量的研磨晶片作为制品晶片提供。
而且，通过用上述评价方法对作为制品且出厂前的研磨晶片进行评价，将经确认各种异常类的存在数量在预定的允许范围内(阈值以下)的研磨晶片作为制品晶片出厂，能够稳定地供给高质量的研磨晶片。而且阈值没有被特别限定，可根据制品晶片的用途等来适当地设定。
即，上述评价方法能够在研磨晶片的工序管理和质量管理中使用。
[研磨晶片]
本发明的另一形态涉及使用上述评价方法评价后的、具有研磨面的半导体晶片(研磨晶片)。该研磨晶片可以是根据上述评价结果的评价而确认各种异常类的存在数量在预定允许范围内(阈值以下)的研磨晶片。
实施例
下文基于实施例进一步说明本发明。但是，本发明并不局限于实施例所示形态。
1.亮点(lpd)的检出和异常类的尺寸计算
准备评价对象的研磨晶片。作为表面检查装置，使用klatencor公司制造的surfscan系列sp5进行亮点检出。klatencor公司制造的surfscan系列sp5具有一个入射系统和三个光接收系统，该入射系统具有使入射光向评价对象晶片的表面倾斜入射的紫外线光源，三个光接收系统是指dno(dark-fieldnarrowoblique：暗视场窄斜)通道(チヤソネル)、dw1o(dark-fieldwide1oblique：暗视场宽1斜)通道和dw2o(dark-fieldwide2oblique：暗视场宽2斜)通道。dno是接收全方位光(即，没有偏振光选择性)的光接收系统，相对于dw1o通道和dw2o通道，是高角度侧的光接收系统。另一方面，相对于dno通道，dw1o通道和dw2o通道是低角度侧的光接收系统，并具有偏振光选择性。dw1o通道接收的偏振光的方位角比dw2o通道接收的偏振光的方位角小。dw1o通道接收的偏振光的方位角在0°以上且90°以下的范围内。dw2o通道接收的偏振光的方位角在90°以上且180°以下的范围内。
表面检查装置使用klatencor公司制造的surfscan系列sp5，向评价对象研磨晶片的研磨面的整个区域扫描入射光并将亮点(lpd)作为异常类检出，并基于亮点的尺寸，在上述表面检查装置所配备的运算部中，计算所检出的异常类的尺寸(检出尺寸)。而且在上述表面检查装置的各个光接收系统中所检出的亮点的尺寸的下限(检出下限)分别是，dno通道是36nm，dw1o通道是19nm，dw2o通道是31nm。
2.利用扫描型电子显微镜观察异常类
利用扫描型电子显微镜(sem；scanningelectronmicroscope)观察在上述1.进行了评价的研磨晶片的研磨面，观察存在于由上述表面检查装置所检出的亮点位置的异常类，基于所观察到的形状，将它们划分为表面附着异物(particle)和各种加工所致缺陷(pid、shortpid和shallow)。在图2显示利用sem观察到的各异常类的一例(sem像)。图2(a)是被分类成particle的异常类的sem像，图2(b)是被分类成pid的异常类的sem像，图2(c)是被分类成shortpid的异常类的sem像，图2(d)是被分类成shallow的异常类的sem像。
3.与所算出的尺寸和异常类的种类相关的研究。
(1)在dw1o通道所获得的结果和在dw2o通道所获得的结果的对比研究。
针对通过上述2.中sem观察而被分类的各个异常类，对根据在上述1.被dw1o通道作为亮点检出的尺寸而被算出的异常类尺寸、根据被dw2o通道作为亮点检出的尺寸而被算出的异常类尺寸进行图示，并在图3中显示图形。在该图形中，在x轴上被图示的异常类是仅被dw1o通道检出而未被dw2o通道检出的异常类，在y轴上被图示的lpd是仅被dw2o通道检出而未被dw1o通道检出的异常类。
利用图3所示图形，能够确认下述倾向。
(i)particle
仅被dw1o通道检出(未被dw2o通道检出)
或尺寸比dw2o/dw1o约为1(主要存在于y＝x的线上或其周边)
(ii)pid、shortpid、shallow
仅被dw2o通道检出(未被dw1o通道检出)
或尺寸比dw2o/dw1o约为2(主要存在于y＝2x的线上或其周边)
(2)在dw1o通道所获得的结果和在dno通道所获得的结果的对比研究
针对通过上述2.中由sem观察而被分类的各个异常类，对根据在上述1.中被dw1o通道作为亮点检出的尺寸而被算出的异常类尺寸、和根据被dno通道作为亮点检出的尺寸而被算出的异常类尺寸进行图示，并在图4中显示图形。在该图形中，在x轴上被图示的异常类是仅被dw1o通道检出而未被dno通道检出的异常类，在y轴上被图示的异常类是仅被dno通道检出而未被dw1o通道检出的异常类。
利用图4所示图形，能够确认下述倾向。
(i)particle
仅被dw1o通道检出(未被dno通道检出)
或尺寸比dno/dw1o约为1(主要存在于y＝x的线上或其周边)
(ii)pid、shortpid、shallow
仅被dno通道检出(未被dw1o通道检出)
或尺寸比dno/dw1o约为2(主要存在于y＝2x的线上或其周边)
如图3和图4所示，各种异常类在根据在上述三个光接收系统中被检出的亮点尺寸而被计算出的尺寸及检出有无方面存在差异。
因此，根据上述结果制作在下述表2所示异常类的判断条件。particle的dw2o/dw1o尺寸比和dno/dw1o尺寸比约为1，pid等的加工所致缺陷的dw2o/dw1o尺寸比和dno/dw1o尺寸比约为2，因此，判断particle和加工所致缺陷的dw2o/dw1o尺寸比及dno/dw1o尺寸比的阈值最好被设定为超过1.0且小于2.0，暂定为1.4。根据表2所示异常类判断基准进行判断，根据上述2.的sem观察结果来确认该异常类判断基准的妥当性。因此，极少有与表2所示异常类判断基准不适应的异常类，利用公式算出的适应率如表2所示超过90％，所述公式为：适应率(％)＝[适应的异常类的数量/(适应的异常类的数量+不适应的异常类的数量)]×100。
【表2】
本发明的一种形态适用于研磨晶片的制造领域。