检查缺陷的方法、进行缺陷检查后的晶圆或者使用该晶圆制造的半导体元件、晶圆或者半导体元件的质量管理方法以及缺陷检查装置

摘要

一种检查缺陷的方法、进行缺陷检查后的晶圆或者使用该晶圆制造的半导体元件、晶圆或者半导体元件的质量管理方法以及缺陷检查装置。通过偏振器（8）对来自光源装置（7）的光赋予了偏振光后向被检查体（W）倾斜入射，对其散射光使用配置在暗视场且具有偏振光分离元件（12）的CCD摄像装置（10）进行拍摄，基于得到的P偏振光分量图像与S偏振光分量图像，求出偏振光分量强度、和作为它们的比的偏振光方向。根据通过在未对被检查体施加应力的状态下与对被检查体施加静荷重而在被检查体的光照射侧的面上施加了作为拉伸应力的静应力的状态下的拍摄而得到的图像，求出偏振光分量强度、偏振光方向，通过与规定的阈值进行对比来进行缺陷的检测、分类。能够高精度地检测被检查体的内部析出物、空洞缺陷、表面的异物或者划伤、表层的裂缝的缺陷，能够通过确定缺陷的种类对缺陷进行分类。通过对半导体元件制作用晶圆检查缺陷，进行质量管理，使得不良品大幅度地减少。

说明书

技术领域

本发明涉及检查被检查体的缺陷的方法、进行了缺陷检查后的晶圆或 者使用该晶圆制造的半导体元件、晶圆或者半导体元件的质量管理方法以 及缺陷检查装置，尤其涉及进行如半导体晶圆那样被要求高度的均质性、 表面平滑性的被检查体的缺陷的检测和/或分类的检查缺陷的方法、进行缺 陷检查后的晶圆或者使用该晶圆制造的半导体元件、晶圆或者半导体元件 的质量管理方法以及缺陷检查装置。

背景技术

在半导体的制造工艺中，存在于晶圆的表面、内部的缺陷成为作为产 品的半导体器件的电特性的劣化、不良的原因。因此，在制造半导体装置 之际，对半导体制造前的阶段的晶圆、或者进入制造工艺而对表面进行了 工艺处理后的晶圆进行缺陷检查。

在从晶圆形成半导体元件的过程中，在晶圆面上进行薄膜形成、杂质 掺入、基于光刻法的布线形成，并在其上侧形成绝缘体层。布线层隔着绝 缘体层被形成为多层，按每一层绝缘体层的形成，利用CMP（化学机械 研磨）进行平坦化。布线层数为3～10层，在最近的系统LS1等工序中存 在高达10层以上的情况。绝缘体层确保相同布线层中的布线间的绝缘、和 不同布线层的布线间的绝缘。若对有缺陷的晶圆直接进行工序处理，则最 终的半导体的产品会成为不良品，因此事先需要在最初的晶圆的阶段进行 缺陷的除去，并且需要依次在形成布线层、绝缘体层后进行平坦化的阶段 进行缺陷的除去。

近年来，随着半导体器件的集成度的增加，构成器件的图案的微细化 正不断发展，要检测的晶圆的缺陷的尺寸也不断变小，故需要与其对应高 的缺陷检测能力。作为具体例子，如混合动力车、电动汽车所代表的那样， 汽车的电子化正迅速发展，作为车载用的半导体器件，则被要求更高的可 靠性。另外，在缺陷的检测中，存在破坏方法与非破坏方法，前者是将晶 圆用蚀刻液溶解、或对晶圆进行物理切削等，从而使缺陷显现于表面后， 利用显微镜、电子显微镜等进行观察。但是，利用该方法检查后的晶圆无 法应用于半导体器件的制造。因此，为了真正实现高可靠性的器件，必须 在线进行缺陷检测的所有检查（非破坏）。

作为非破坏的检查的方法，存在使用电气方法、光、超声波的非接触 检查方法。电气检查的方法是通过对晶圆加电极，按下探测器，来对晶圆 提供电信号，根据电信号的变化来检测晶圆中存在缺陷，但存在难以决定 缺陷的位置、需要利用电极等接触的情况，故无法用于产品的制造阶段中 的晶圆。另外，由于缺陷的存在，可知即便在不会引发瞬间的绝缘破坏那 样的低电场中，当施加该电场一定时间时，也会因Cu等电极金属成分扩 散而引发布线间泄漏、电场破坏。这被认为是器件产品出厂后基于时间的 变化而导致劣化的原因之一，在上述的电气检查中是难以检测出的。

基于超声波的缺陷检测是对被检查体施加超声波，利用检测器检测从 缺陷反射的超声波的方法。即使是金属等不透光的材料的内部的缺陷也能 够检测出，因此被用于封装内部的检查等，但从检测极限、分辨率的点出 发，其不被使用于以高分辨率检测晶圆的缺陷、异物的情况。另外，使用 光的检查方法是利用暗视场、明视场的光学系统检测基于缺陷、异物的散 射光，并同时检测缺陷的位置的方法。在晶圆内部的缺陷检测中对硅使用 透明的激光，在表面及表层的缺陷的检测中使用可见光激光。

关于使用光、超声波的缺陷的检查，被公开在下面那样的文献中。

在专利文献1中记载了对被检查体发送电磁超声波，并且，对与由该超 声波引起的被检查体的激励部分相同的部分照射激光，根据其反射信号进 行被检查体的缺陷、板厚等的检测的配管、钢材等的被检查体的超声波探 伤方法。

在专利文献2中记载了从超声波振子向被检查物入射表面弹性波，并 且，对被检查物的表面照射激光，接收其反射光，由信号处理装置检测激 光的出射光与反射光的频率的差，根据该差测定被检查物的振动速度，来 检测缺陷的缺陷检测装置。

在专利文献3中记载了对被测定物面照射脉冲激光而产生弹性波，在 与脉冲激光同轴上对被测定物面照射连续振荡的信号用的激光，将受被测 定物面的散射面以及弹性波的影响的反射光入射到激光干涉计，来检测频 率成分的变化，从而检测被测定物的内部缺陷的、材料非破坏检查方法及 装置。

在专利文献4中记载了对半导体晶圆等被检查物照射激光，并在多个 方向检测从被检查物反射的反射散射光，通过比较检测结果来检测反射散 射光的指向性，从而区分被检查物中的伤等缺陷与异物来进行检测的技 术。另外，在专利文献5中记载了向被检查试料入射激光，将其散射光、 发光分割成多个不同的波段后在拍摄装置中使其成像，根据得到的多个图 像识别缺陷的内容的缺陷检查方法。

在专利文献6中记载了对半导体晶圆等面，照射按照入射角度不同的 方式设定的，使振荡的时刻错开的2个脉冲振荡激光，按照其中一方的激 光在颗粒与坑洼的两方产生散射光，另一方激光使基于坑洼的散射光变少 的方式进行设定，根据两方的散射光的检测结果辨别是颗粒还是坑洼的检 查方法。

在专利文献7、8中记载了在使入射被检物体的激光的波长改变后的情 况下，求出反射率R为极大值的波长λ1与反射率R为极小值的波长λ2， 通过取得使波长λ1、λ2的激光分别入射到被检物体时的光信息，从而区别 被检物体的极其表层附近的缺陷与表面的缺陷的缺陷检测方法，另外还记 载了在该情况下，使激光倾斜入射被检物体，利用配置在上方的显微镜对 缺陷的散射像进行整体观察的技术。

在专利文献9中记载了使激光照射并扫描晶圆表面，利用对入射光的 受光角度不同的（高角度、低角度）多个受光系统接收由晶圆表面反射或 者散射的光，求出基于这些多个受光系统中的受光强度比的标准粒子换算 尺寸的差异，来判别缺陷形态、种类的半导体晶圆表面的检查方法。

专利文献10虽然出自本发明的发明人，但其记载了在对晶圆施加了超 声波的状态以及未施加超声波状态下，向晶圆表面照射激光，利用偏振器 与交叉尼科耳配置的受光单元检测由空洞缺陷散射的光的强度在超声波 施加前后的变化，根据该强度变化来判断异物的技术。

另外，作为改善专利文献10中的技术的方案，本申请人提出了专利文 献11所示的技术。这是在对被检查体施加了应力状态与未施加应力的状态 下，照射赋予了偏振光的光，将检测出的散射光分离成P偏振光分量与S 偏振光分量后，求出偏振光方向，通过分量光强度与偏振光方向进行缺陷 的检测、分类的技术。并且，在专利文献12、13中记述了使用基于缺陷周 围产生的应变场而导致透过光的变化（光弹性效果）来检测存在于被检查 体的内部的缺陷等的方法。

在非专利文献1中记载了半导体器件制造中不可缺少的关键技术、即 CMP（化学机械研磨）技术的应用工艺涉及的需求及课题，并对以下情况 进行了说明：在晶圆的绝缘膜CMP中产生的缺陷、即浆液残渣等异物成 为布线形成时的图案缺陷，另外，裂缝成为布线间短路的原因，并且，晶 圆中的缺陷密度与成品率存在相关关系，成品率相对缺陷密度，成指数函 数的倒数状地变化，若缺陷密度在某阈值以上，成品率则急剧降低等。

在专利文献1、2中无法以高分辨率检测内部的空洞缺陷。在专利文献 3中，虽然是检测内部缺陷的有无，但是用信号光检测超声波对材料表面 的散射面的影响，适合钢筋混凝土构造物的非破坏检查，并不适合以高分 辨率检测半导体晶圆等的内部缺陷。

在专利文献4、5中，根据与反射散射光的指向性、波段的关系来识别 缺陷的内容，但终究不适合高精度地检测内部缺陷。另外，在专利文献6 中，由于将2个脉冲激光在时间上错开进行照射，因此构成、控制机构变 得复杂，并且，即使能够检测颗粒、坑洼那样的表面缺陷，也不适合检测 内部的空洞缺陷。

在专利文献7、8中，根据波长的不同来区别并检测表面的缺陷与内部 的缺陷，但无法判别缺陷是否为内部的空洞缺陷。

在专利文献9中，基于不同的受光角度的散射光强度比，并根据散射体 的标准粒子换算尺寸的数值的组合，判别晶圆表面的缺陷种类及形态，但 无法判别晶圆内部的空洞缺陷。

在专利文献10中，使用了对被检查体施加超声波来检查缺陷，但超声 波作为负荷在被检查体的应力为动的，其位移、应力不易控制，在是具有 晶圆中的定位平（orientation flat）、缺口那样的用于方向识别的切口部分 的被检查体的情况下，基于超声波的应力分布受构造影响，这将影响到检 查结果。另外，在检测表层的异物的情况下，由于超声波表面位移，其结 果导致散射强度发生变化，由此导致误检测的可能性，存在检查精度上的 问题，并且，存在装置变得复杂，另外，测定所需要时间也相当长这样的 难点。另外还存在由于仅检测了P偏振光或者S偏振光而不足以实现缺陷 的分类等的问题。

在专利文献11中，将来自被检查体的散射光分离成P偏振光分量与S 偏振光分量，能够根据偏振光方向与偏振光分量光强度对缺陷的种类进行 分类，但为了实现对被检查体施加应力的状态，在实际构成检查测定装置 的基础上，在设置为具有利用简易的构成可靠地施加应力用的单元这一点 上还不充分。

如专利文献12、13所示那样，即便使用透光法进行缺陷的检查，在带 图案的晶圆中，由于金属布线图案多重层叠在晶圆上，所以光透不过，无 法利用透过的配置进行检测的方法。由此，在带图案的晶圆的异物检查中， 不使用透光法而是需要使用光散射法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62-177447号公报；

专利文献2：日本特开2001-208729号公报；

专利文献3：日本特开2005-147813号公报；

专利文献4：日本特开2002-188999号公报；

专利文献5：日本特开平11-211668号公报；

专利文献6：日本特开2000-216208号公报；

专利文献7：日本特开平10ー293101号公报；

专利文献8：日本特开平10-293102号公报；

专利文献9：专利3664134号公报；

专利文献10：日本特开2008-8740号公报；

专利文献11：PCT/JP2009/59460；

专利文献12：日本特开平04-118540号公报；

专利文献13：专利3338118号公报；

非专利文献

非专利文献1：山田洋平“ＬＳＩデバイスの進展とそれを支えるCMP 技術”（独立行政法人日本学术振兴会晶体加工与评价技术第145委员会第 119回研究会资料：平成21年10月16日，第18～23页）

在半导体晶圆等被检查体的缺陷检查中，以往的电气检查、或者使用 了光、应力的缺陷检查中，无法检测表层的裂缝等。在如半导体晶圆那样 的被检查体的情况下，由于根据缺陷的种类，其除去方法、再生可能性不 同，所以需要不仅检测出被检查体中存在缺陷，与此同时，还需要判别缺 陷的种类，因此，人们正寻求一种能够以高分辨率区分并检测被检查体表 面的异物、表层的裂缝和内部的析出物等缺陷，并能够以高生产率对缺陷 进行分类的方式进行缺陷的检查。

在如专利文献10所示的缺陷检查中，对被检查体施加超声波，利用共 振频率中的被检查体的变形来施加动的应力。若考虑在对如晶圆那样的圆 形的被检查体施加超声波（声波）的情况，则圆形的晶圆的共振模式存在 晶圆的中心成为振动的波腹的模式和成为节点的模式的、多个共振模式。 在中心成为节的共振模式中，由于该位置未被施加应力，所以以中心成为 波腹的共振模式进行缺陷的检查。

在该共振模式下，共振频率具有与晶圆的厚度成正比地增大的趋势， 晶圆厚为730μm的8英寸晶圆，其共振频率为154Hz左右。硅的Q值非 常高在10⁴以上，在从共振频率偏移的情况下，其振幅急剧减少。由此， 在共振频率为154Hz的情况下，需要以154（Hz）/10⁴=0.0154Hz的间隔 进行测定，以0.0154Hz间隔在考虑到公差的晶圆厚度中的共振频率 150-160Hz的范围进行测定的情况下，存在约650点左右的测定，需要膨 大测定点，导致测定所以需要的时间变长。由此，对于半导体的制造工艺 而言，结果是生产率大幅度降低，难以应用于被要求高生产率的在线检查 中。并且，在超声波的共振法中，由于需要使频率发生变化的装置，因而 装置变得繁琐，另外，还存在需要进行针对频率的阻抗修正这样的问题。

在晶圆中设置有用于表示面方位的缺口、定位平（0F），在8英寸晶 圆中，一般而言使用OF。由于OF的存在，晶圆的共振频率发生变化。 晶圆的共振频率也由于如（a）伴随制造工艺的晶圆厚的变化、（b）基于 晶圆公差的晶圆厚的变化，（c）OF、（d）基于布线图案等的质量的变 化那样的重要因素而变化，由于这些变化，不仅对频率也对振幅的分布造 成影响。由于这样的状况，难以基于共振法进行被检查体中的位移、应力 的控制。

另外，如作为现有技术的专利文献11中那样的、使用在对被检查体施 加了应力状态下与未施加应力的状态下，照射赋予了偏振光的光，对其散 射光进行检测这样的方法的情况下，希望通过简易的构成能够实现对被检 查体可靠地施加应力。并且，对于从晶圆制造半导体而言，从提高生产率 的面来看也希望能够尽可能地缩短检查工序所需要时间。

另外，在从晶圆的半导体元件的形成工序中，虽然是在形成布线层、 绝缘体层后，利用CMP工序进行平坦化，但由于此时浆液、研磨垫等机 械要素，根据条件的不同会在晶圆中产生缺陷。该缺陷虽然能够通过CMP 工序的条件最佳化而减少，但最佳条件有时会由于时间的经过而变化，需 要在CMP工序后进行晶圆的检查。

如非专利文献1所示那样，在晶圆的绝缘膜CMP中产生的异物、裂 缝等缺陷成为布线形成时的图案缺陷、布线间短路的原因，对制造产品的 质量有很大的影响，另外，公知当晶圆中的缺陷密度成为某阈值以上时， 成品率急剧降低。由此，在半导体元件的制造时，通过检查来确认晶圆中 存在哪种缺陷、缺陷为哪种程度，具有非常重要的意义。

发明内容

由此，本发明的目的在于，检测用于制造半导体元件的晶圆等被检查 体中的缺陷，能够在短时间内高精度地对缺陷的种类进行分类，在半导体 元件制造工艺中，按照布线层、绝缘层形成、基于CMP工序的各层形成 的阶段，进行缺陷的检测、分类，对进行了工序处理后的晶圆进行质量管 理。

本发明是为了解决前述课题而提出的，技术方案1的发明的检查被检 查体的缺陷的方法，是在未对板状的被检查体施加静应力的状态下和对板 状的被检查体施加了静应力的状态下，通过偏振器对能够渗透该被检查体 内的波长的光赋予了偏振光的基础上，向该被检查体的面照射，并对其散 射光进行检测，从而检查被检查体的缺陷的方法，该方法由下述步骤构成： 在未对上述被检查体施加静应力的状态下，在上述被检查体的面上的位置 处，将赋予了偏振光的光对该面倾斜照射，将由此产生的散射光通过偏振 光分离单元而分离成P偏振光的分量光和S偏振光的分量光，并求出各分 量光的强度以及作为它们的比的偏振光方向；在与未施加静应力的状态下 照射了光的位置相同的上述被检查体的面上的位置处，在对上述被检查体 施加了静应力的状态下，将赋予了偏振光的光对该面倾斜照射，将由此产 生的散射光通过上述偏振光分离单元而分离为P偏振光的分量光与S偏振 光的分量光，并求出各分量光的强度以及作为它们的比的偏振光方向；以 及通过对在未对上述被检查体施加静应力的状态下所求出的各分量光的 强度以及偏振光方向和在对上述被检查体施加了静应力的状态下所求出 的各分量光的强度以及偏振光方向、与规定的阈值进行对比，来进行缺陷 的检测和/或分类，其中，在对上述被检查体施加静应力时，对上述被检查 体施加静荷重，以使得在照射赋予了偏振光的光的一侧的上述被检查体的 面上产生拉伸应力、或者对上述被检查体整体产生拉伸应力。

引用技术方案1的技术方案2的发明的检查被检查体的缺陷的方法， 在对上述被检查体施加静应力时，通过固定地把持上述被检查体的周边的 一部分，把持并牵引上述被检查体的周边的另一部分，来对上述被检查体 施加拉伸静荷重。

引用技术方案1的技术方案3的发明的检查被检查体的缺陷的方法， 在对上述被检查体施加静应力时，通过以单纯支承的方式保持上述被检查 体的对置的两端侧，并在上述被检查体的对置的两端之间的中心位置处， 从下方向上方按压上述被检查体，来对上述被检查体施加向上的静荷重， 以对上述被检查体施加弯曲静荷重。

引用技术方案1的技术方案4的发明的检查被检查体的缺陷的方法， 在对上述被检查体施加静应力时，在形成有多个与真空吸引单元连结的吸 引孔的圆筒面状的载置台上载置被检查体后，进行基于真空吸引单元的真 空吸引，将被检查体吸引在圆筒面状的载置台的面上，从而进行被检查体 的弯曲变形。

引用技术方案1～4中任意一项的技术方案5的发明的检查被检查体 的缺陷的方法，通过对分析器进行转动调整，能够降低不同于缺陷的强散 射光的强度，该分析器相对由上述偏振光分离单元分离成P偏振光的分量 与S偏振光的分量的光以能够以光轴为中心进行转动调整的方式被插入配 置。

技术方案6的发明的进行了缺陷检查后的晶圆，是在包括CMP工序 的半导体元件的制造工艺中，对形成有2层以上的布线层的晶圆进行了在 CMP工序中产生的缺陷的检查后的晶圆，该进行了缺陷检查后的晶圆是 经过了下述管理工艺的晶圆，该管理工艺是通过检查缺陷的方法求出晶圆 的缺陷的数量和/或尺寸，收集表示上述晶圆的面内的阈值以上的偏振光强 度以及偏振光方向的特性的包括部位数、偏振光强度、偏振光的位置的数 据，作为在晶圆面内的缺陷的分布显示，从而对晶圆缺陷进行管理，使潜 在具有包括由于缺陷而引起的导通良、耐压不良的重要因素的半导体元件 的不良成为按每一个半导体元件规定的管理值以下。该检查缺陷的方法， 是作为在未对形成有2层以上的布线层的晶圆施加静应力的状态下与施加 了静应力的状态下，通过偏振器对能够渗透该被检查体内的波长的光赋予 了偏振光的基础上，向该被检查体的面照射，并对其散射光进行检测，来 检测晶圆的缺陷的方法，该检测晶圆的缺陷的方法包括以下步骤：在未对 上述晶圆施加静应力的状态下，在上述晶圆的面上的位置处，将赋予了偏 振光的光对该面倾斜照射，将由此产生的散射光通过偏振光分离单元分离 成P偏振光的分量光与S偏振光的分量光，并求出各分量光的强度以及作 为它们的比的偏振光方向；在与未施加静应力的状态下照射了光的位置相 同的上述被检查体的面上的位置处，在对上述被检查体施加了静应力的状 态下，将赋予了偏振光的光对该面倾斜照射，将由此产生的散射光通过上 述偏振光分离单元而分离为P偏振光的分量光与S偏振光的分量光，并求 出各分量光的强度以及作为它们的比的偏振光方向；以及通过对在未对上 述被检查体施加静应力的状态下所求出的各分量光的强度以及偏振光方 向和在对上述被检查体施加了静应力的状态下所求出的各分量光的强度 以及偏振光方向、与规定的阈值进行对比，来进行缺陷的检测和/或分类， 其中，在对上述被检查体施加静应力时，对上述被检查体施加静荷重，以 使得在照射赋予了偏振光的光的一侧的上述被检查体的面上产生拉伸应 力、或者对上述被检查体整体产生拉伸应力。

引用技术方案6的技术方案7的发明的半导体元件是使用进行了上述 缺陷的检查后的晶圆来制造的。

引用技术方案6的技术方案8的发明的进行了缺陷检查后的晶圆，是 经由测定在上下的布线层间的绝缘体层和/或面内的布线间的绝缘体层中 产生缺陷的数量和/或尺寸的质量管理工艺而得到的。

引用技术方案7的技术方案9的发明的半导体元件，是经由测定在上 下的布线层间的绝缘体层和/或面内的布线间的绝缘体层中产生缺陷的数 量和/或尺寸的质量管理工艺而得到的。

技术方案10的发明的晶圆或者半导体元件的质量管理方法是在包括 CMP工序的半导体元件的制造工艺中，对形成有2层以上的布线层的晶 圆进行了在CMP工序中产生的缺陷的检查后的晶圆或者使用该晶圆制造 的半导体元件的质量管理方法，该晶圆或者半导体元件的质量管理方法进 行管理，以使通过检查缺陷的方法求出晶圆的缺陷的数量和/或尺寸，收集 表示上述晶圆的面内的阈值以上的偏振光强度以及偏振光方向的特性的 包括部位数、偏振光强度、偏振光的位置的数据，作为在晶圆面内的缺陷 的分布显示，从而对晶圆缺陷进行管理，使潜在具有包括由于缺陷而引起 的导通良、耐压不良的重要因素的半导体元件的不良成为按每一个半导体 元件规定的管理值以下。该检查缺陷的方法，是，作为在未对形成有2层 以上的布线层的晶圆施加静应力的状态下与施加了静应力的状态下，通过 偏振器对能够渗透该被检查体内的波长的光赋予了偏振光的基础上，向该 被检查体的面照射，并对其散射光进行检测，来检测晶圆的缺陷的方法， 该检测晶圆的缺陷的方法包括以下步骤：在未对上述晶圆施加静应力的状 态下，在上述晶圆的面上的位置处，将赋予了偏振光的光对该面倾斜照射， 将由此产生的散射光通过偏振光分离单元分离成P偏振光的分量光与S偏 振光的分量光，并求出各分量光的强度以及作为它们的比的偏振光方向； 在与未施加静应力的状态下、照射了光的位置相同的上述被检查体的面上 的位置处，在对上述被检查体施加了静应力的状态下，将赋予了偏振光的 光对该面倾斜照射，将由此产生的散射光通过上述偏振光分离单元而分离 为P偏振光的分量光与S偏振光的分量光，并求出各分量光的强度以及作 为它们的比的偏振光方向；以及通过对在未对上述被检查体施加静应力的 状态下所求出的各分量光的强度以及偏振光方向和在对上述被检查体施 加了静应力的状态下所求出的各分量光的强度以及偏振光方向、与规定的 阈值进行对比，来进行缺陷的检测和/或分类，其中，在对上述被检查体施 加静应力时，对上述被检查体施加静荷重，以使得在照射赋予了偏振光的 光的一侧的上述被检查体的面上产生拉伸应力、或者对上述被检查体整体 产生拉伸应力。

引用技术方案10的技术方案11的晶圆或者半导体的质量管理方法， 经过对晶圆或者半导体元件测定其上下的布线层间的绝缘体层和/或面内 的布线间的绝缘体层产生的缺陷的数量和/或尺寸的质量管理工艺。

技术方案12的发明的缺陷检查装置，具备：被检查体的支承部；静应 力施加单元，其能够切换对载置于上述支承部的被检查体施加静应力的状 态与未对上述被检查体施加静应力的状态；光源装置，其将能够渗透上述 被检查体内的波长的光经由偏振器向被上述支承部支承的上述被检查体 的面倾斜照射；扫描驱动部，其用于使上述被检查体与光源装置相对移动； 偏振光分离单元，其配置在接受照射到上述被检查体上的光的散射光的暗 视场的位置；受光单元，其具有分别检测由该偏振光分离单元分离的P偏 振光的分量光与S偏振光的分量光的、P偏振光受光部以及S偏振光受光 部；控制部，其进行包括上述静应力施加单元中的静应力的施加状态以及 上述扫描驱动部中的上述被检查体与上述光源装置的相对移动的动作的 控制；以及运算处理部，其通过对在对上述被检查体施加了静应力的状态 下与未对上述被检查体施加静应力状态下，分别由上述受光单元检测出的 P偏振光的分量光以及S偏振光的分量光的强度和作为它们的比而求出的 偏振光方向、与规定的阈值进行对比，来进行上述被检查体中的缺陷的检 测和/或缺陷的种类的判别，上述静应力施加单元对上述被检查体施加静荷 重，以使在照射赋予了偏振光的光的一侧的上述被检查体的面上产生拉伸 应力。

引用技术方案12的技术方案13的发明的缺陷检查装置，上述静应力 施加单元具有：固定侧把持部，其把持上述被检查体的周边的一部分；可 动侧把持部，其把持上述被检查体的周边的另一部分；以及静荷重施加单 元，其通过牵引该可动侧把持部，来对上述被检查体施加拉伸荷重。

引用技术方案12的技术方案14的发明的缺陷检查装置，上述静应力 施加单元具有：被检查体保持部，其单纯支承上述被检查体的周边的对置 的两端侧；按压部件，其在上述被检查体的对置的两端之间的中心位置处， 从下方向上方按压上述被检查体；以及静荷重施加单元，其通过从下方按 压该按压部件，对上述被检查体施加向上的静荷重，以对上述被检查体施 加弯曲荷重。

引用技术方案12的技术方案15的发明的缺陷检查装置，上述被检查 体的支承部形成为形成有多个吸引孔的圆筒面状的载置台，上述多个吸引 孔经由管路与真空吸引单元连结，通过该真空吸引单元的真空吸引作用， 将上述被检查体吸引在上述载置台的圆筒面上，而产生弯曲变形。

引用技术方案12～15中任意一项的技术方案16的发明的缺陷检查装 置，在上述偏振光分离单元与上述受光单元之间配设有作为分析仪的偏光 板，作为该分析仪的偏光板能够以光轴为中心转动调整。

发明效果

在本发明的被检查体的缺陷检查中，将赋予了偏振光的激光照射被检 查体面，对其散射光的P偏振光分量光与S偏振光分量光同时进行测定， 求出各偏振光分量光强度与作为它们的比的偏振光方向，对施加了静应力 的情况下和未施加静应力的情况下的偏振光分量光强度以及偏振光方向， 与阈值进行比较，能够检测被检查体中的缺陷，检测内部析出物、空洞缺 陷、表面的异物或划痕、表层的裂缝这样的缺陷，进而能够确定其种类， 对缺陷进行分类，另外，能够在短时间内高精度地进行缺陷的检测、分类。

在使用对被检查体施加超声波（声波）的缺陷检查中，除了不容易进 行基于共振法的位移、应力的控制以外，在厚度的公差的范围内，需要650 点左右的测定，因此缺陷的检查需要约3小时的测定时间，与此相对，在 使用施加静应力的方法的本发明的缺陷检查中，能够通过应力施加的有无 的、2次测定来实现，缺陷检查中的测定过程中的操作也极其简单。与之 相伴，测定所需要的时间为数分钟，实现了大幅度地缩短，使半导体制造 工艺中的生产率大幅度地提高。由此，首次实现了缺陷检查的在线化。

这样、作为用于进行被检查体中的缺陷的检测、种类的确定、分类的 缺陷检查装置，能够以简易构成可靠地对作为必要的被检查体施加静应 力，能够高效且高精度地进行缺陷的检查，在从晶圆的半导体元件的制造 工艺中能够以在线化的方式实施检查工序。

另外，在本发明的缺陷的检查中，使用了基于检测来自被检查体的散 射光的方法，如在半导体元件的制造工艺中的形成有金属的布线图案的晶 圆那样，无法使用透过光检测的方法实现缺陷检查的、被检查体的情况下， 也能通过在光束偏移器的后侧配设分析器，并以光轴为中心进行转动调 整，能够除去基于金属的布线图案等的强散射光的影响，能够可靠地进行 缺陷的检查。另外，能够使进行了本发明的缺陷检查后的晶圆或者半导体 元件，成为缺陷数、密度在规定阈值以下的元件，从而提高了成品率。

另外，通过本发明的缺陷检查，在从晶圆开始的半导体元件的制造工 艺中，对依次形成布线层、绝缘体层、并进行基于CMP的平坦处理后的 阶段的晶圆进行缺陷检查，收集晶圆的面内的阈值以上的表示偏振光强度 以及偏振光方向的特性的包括部位数、偏振光强度、偏振光的位置的数据， 作为在晶圆面内的缺陷的分布来显示，从而对晶圆缺陷进行管理，能够按 照使作为晶圆、所制造的半导体元件的不良品大幅度减少的方式进行质量 管理。

附图说明

图1是表示被检查体中的缺陷的例子的图。

图2是示意性表示对被检查体面照射激光时的基于缺陷的散射光的成 像图案的例子的图。

图3是示意性表示本发明的被检查体的检查原理的图。

图4是表示将在图3中通过光束偏移器而分离的不同偏振光分量光成像 在一个面的例子的图。

图5是表示分量光强度与偏振光方向的关系的图。

图6（a）是表示入射光的偏振光方向的例子的图。图6（b）是表示基 于缺陷的散射光的偏振光方向的例子的图。

图7是表示对被检查体施加了应力时的偏振光方向的例子的图，图7（a） 为无缺陷的情况的图，图7（b）为有缺陷的情况的图。

图8是表示本发明的被检查体的缺陷检查的方法的流程图。

图9是表示图3中在光束偏移器的后侧配置分析器时的散射光的测定结 果的图，图9（a）表示基于布线图案、缺陷的散射强度，图9（b）表示 缺陷/布线的散射强度的比。

图10是表示在图3中在光束偏移器的后侧配置分析器后的测定方式的 图。

图11是以极坐标表示在光束偏移器的后侧配置分析器时的散射光强度 的图，图11（a）、图11（b）是表示表面异物情况下的图，图11（c）、 图11（d）是表示裂缝情况下的图，图11（e）、图11（f）表示图案等情 况下的图。

图12是示意性地表示本发明的缺陷检查装置的构成的图，是施加拉伸 静荷重的类型。

图13（a）是表示拉伸的静荷重施加部的构成的立体图，图13（b）是 通过图13（a）中的直线A-A的面的局部剖视图。

图14（a）是表示弯曲的静荷重施加部的构成的立体图，图14（b）是 表示通过图14（a）中的中心线BーB的面的剖视图。

图15（a）是将晶圆作为受弯曲作用力的梁观察时的概略图，图15（b） 是表示基于施加在晶圆的弯曲静荷重的弯曲力矩的图，图15（c）是表示 施加在晶圆的弯曲应力的图。

图16是表示在对晶圆施加弯曲作用力时，基于与晶圆的面上的位置对 应的缺陷的偏振光方向的变化的图。

图17是对弯曲静荷重施加部的其他方式以局部剖面表示的图。

图18是使用本发明的缺陷检查装置来进行裂缝的检测时的动作的例子 的流程图。

图19是表示对CMP处理后的晶圆实际进行缺陷检查结果，拍摄了各 晶圆的面的缺陷分布的状况的图。

图20是以图表表示图19所示的针对各晶圆检测出的缺陷数的图。

图21是另一对进行了CMP处理后的晶圆进行缺陷检查，拍摄了各晶 圆的面的缺陷分布的状况的图。

图22是以图表表示针对图21所示的各晶圆检测出的缺陷数的图。

具体实施方式

[A]缺陷的检查的方式

在本发明中，作为缺陷检查的方式，基本上采用与专利文献11所示方 法共同的方法，首先对包含该共同方法的本发明中的缺陷检查的方式进行 说明。在本发明中，对被要求具备高度均质性的被检查体的表面照射能够 渗透被检查体内部的波长的光，并对其散射进行检测及分析，从而进行缺 陷检查。

作为被检查体，可以是IC等半导体电路制作用的晶圆、衍射光栅等光 学功能元件制作用的基板、超晶格构造体、MEMS构造体、液晶面板用的 玻璃、中间掩模等，这些被检查体中无缺陷且具备高度均质性是非常重要 的。本发明的特征涉及检测这样的被检查体中的缺陷的方法、进行缺陷检 查后的晶圆或者使用晶圆制造的半导体元件、晶圆或者半导体元件的质量 管理方法以及缺陷检查装置。关于半导体元件制作所使用的晶圆，从缺陷 检查的面来看，存在作为原材料的晶圆、和在晶圆面上进行布线等工序处 理而处于元件形成过程中的阶段的晶圆，在完成布线等元件形成所需要的 工序处理后，通过切割而切离成各个元件，并经过结合（bonding）、封装 等形成半导体元件。

如图1所示，在被检查体中作为成为其功能上障碍的缺陷，有表层中 的裂缝a、表面的异物（上方垃圾）或划痕b、内部的析出物c、空洞缺陷 d等。使用存在这样的缺陷的材料制作的半导体电路、光学功能元件等产 品会因该缺陷而导致本来的功能受损，因此预先检查，并判断是通过修复 除去还是不能使用是非常重要的。

在本发明中，照射被检查体的光是能够渗透被检查体的内部的波长的 光，使用将激光、卤素灯光分光并成光束状后的光等。这里对使用激光的 情况进行说明。被检查体具有如前述那样的高度均质性，作为代表对半导 体电路制作用的硅晶圆的情况进行说明。

能够渗透作为被检查体的晶圆的内部的波长的激光通过偏振器（起偏 镜）赋予了偏振光后，倾斜照射到晶圆的表面后，由配置在暗视场中的光 检测单元检测其散射光，并在对晶圆施加应力的状态和未对晶圆施加应力 的状态下进行这样的散射光的检测，进行检测出的结果的分析进而进行缺 陷的检测、分类。施加静应力作为应力。通过偏振器的偏振光除了直线偏 振光以外还可以是椭圆偏振光。

在晶圆的晶体内部存在空洞缺陷的情况下，已知在未对晶圆施加应力 的状态下，基于结晶内部的缺陷的散射光保持入射光的偏振光方向，在对 晶圆施加应力的状态下，偏振光状态发生变化。

若针对散射光的偏振光状态根据是否对晶圆施加应力而不同的情况进 一步思考，则由于空洞与硅的弹性率有很大的不同，所以通过施加应力， 在晶体内部的空洞缺陷（COP）的近边发生弹性形变。结晶内部的空洞缺 陷一般为8面体的形状，在空洞的角附近应力尤其集中，由于这样的局部 空洞近边的结晶构造中的应变场，使得散射光中包含向通常散射中不会产 生那样的方向偏振的散射波的、这样在晶体内部的空洞缺陷中，通过应力 的作用，产生散射光的偏振光状态相对入射光发生变化这样的光弹性效 果。因此，关于基于晶体内部的空洞缺陷的散射光，在施加应力的状态与 未施加应力的状态下所检测出的散射光的状态不同。

由于晶圆、或者形成在晶圆上的绝缘膜（氧化膜）表层的裂缝示出应 力集中于裂缝前端而产生的光弹性效果，所以通过与空洞同样地施加应 力，可使偏振光方向发生变化。与此相对，公知在被检查体的表面存在异 物的情况下，与内部存在空洞缺陷不同，散射时偏振光状态发生变化。但 是，在表面存在异物的情况下，由于周围为真空或气体，施加应力时的光 弹性效果弱，通过施加应力，偏振光状态不会发生特别变化。

另外，通过实验确认了在被检查体内部存在析出物的情况下，与空洞 缺陷同样，散射光的偏振光方向与入射光的偏振光方向相同。但是，一般 由于析出物的弹性常数大，所以基于应变场的应力小、光弹性效果弱。

对晶圆面照射激光时，在没有缺陷的位置处不会产生散射光，因此配 置在暗视场中的二维光检测单元中不会检测出散射光。在有缺陷的位置 处，利用二维光检测单元检测出散射光，散射光例如图2所示那样，在黑 的背景中散射光的亮点作为不均匀分布的图像被检测出。

为了使应力施加于被检查体以使缺陷部的应力集中产生，优选在向被 检查体照射赋予了偏振光的光的一侧的面上，使拉伸应力作用。这样的拉 伸应力作用，使得被检查体所检查的面侧的缺陷张开，裂缝前端等部分的 应力集中变大。在压缩应力的情况下，不会特别发生应力集中增大的情况。

图3概略性示出检测缺陷，并且按照种类对缺陷进行分类的本发明的、 被检查体的检查原理，如前述那样，利用了对被检查体W入射赋予了偏振 光的激光，由于缺陷而发生散射，并且根据缺陷的种类的不同，散射的状 况、偏振光方向的变化不同这样的特性。将能够渗透被检查体W内部的波 长的激光LB通过偏振器P而在赋予了偏振光后，作为入射光束IB向晶圆 W的面倾斜照射，利用配置在暗视场中的光束偏移器BD（beam displacer） 对因晶圆W的表面、表层或者内部的缺陷D而进行散射的激光SB进行偏 振光分离。SF表示在对晶圆施加应力的状况下，缺陷的周围存在应力场。

在使用基于方解石的光束偏移器BD的情况下，P偏振光分量的光束 与S偏振光分量的光束分离2mm左右（根据方解石的长度而决定）。若 使用CCD摄像机对这样的光束进行录像，则如图4所示那样，拍摄到P 偏振光分量光的图像（PI）与S偏振光分量光的图像（SI）以分别成为图 像的方式分离显示。在基于相同的缺陷的散射光的亮点的分布图像（PI， SI）中亮点的分布图案近似，各亮点的亮度等特征在基于P偏振光分量光 的图像与基于S偏振光分量光的图像中不同。作为光束偏移器BD，可以 使用沃拉斯顿棱镜。

因此，分别求出对基于P偏振光分量光的图像（P1）、基于S偏振光 分量光的图像（S1）中的亮点赋予特征的值，并取两分量光的值的比。作 为该赋予特征的值，求出各图像中的亮点的积分强度值。亮点的积分强度 值是将包含亮点的周边的区域中的像素的亮度值在该区域内积分后的值， 作为该区域，可考虑求出亮度的峰值处的位置、峰值处的亮度值、峰值处 的亮度值与背景的亮度值的平均即中间亮度值的位置，以峰值处的位置为 中心，将从峰值位置到作为中间亮度值的位置为止的距离的2倍设为一边 的正方形后，将该正方形作为亮度的积分区域。

求出针对图像（P1）中的各亮点的积分强度值，并预先存储该亮点的 位置与积分强度值的数据。同样地、求出针对图像（S1）中的各亮点的积 分亮度值，并预先存储该亮点的位置与积分强度值的数据。这样，在未向 晶圆施加应力的状态与向晶圆施加了应力的状态下，分别进行对晶圆的面 照射激光，取得并存储散射光的产生位置处的散射光强度（积分强度值） 与亮点存在的位置的数据的操作。

并且，对在被检查体的相同位置处，未施加应力的状态下的散射光的 偏振光方向与施加了应力状态下的散射光的偏振光方向进行比较，求出该 偏振光方向的差，判别该差是否超过某阈值，将其作为缺陷种类判别的指 标。在本发明中，偏振光除了是直线偏振光以外，还可以是椭圆偏振光。 在椭圆偏振光的情况下，将长轴的方向设为偏振光的方向。

基于对各亮点求出的积分强度值所表示的偏振光强度，如图5所示那 样，求出散射光的偏振光方向。在图5中，P偏振光强度为图像（PI）中 的某亮点的偏振光强度，S偏振光强度为图像（S1）中的对应的亮点的偏 振光强度。P偏振光强度与S偏振光强度的比相当于正切函数（tangent）， 表示偏振光方向。偏振光方向是作为P偏振光强度与S偏振光强度的比而 求出的量，对于入射光也求出其偏振光方向。

图6（a）表示入射光的偏振光方向的例子，图6（b）是表示成为图6 （a）的偏振光方向的、入射光因晶圆中的缺陷而发生散射后的光的偏振光 方向的例子。散射光的偏振光方向根据散射体（缺陷）而成为各种各样， 一般而言，从入射光的偏振光方向发生若干变化。

图7（a）、（b）表示裂缝、空洞缺陷不存在的情况与存在的情况的 对比，图7（a）表示不存在裂缝、空洞缺陷，通过应力的施加，偏振光方 向不发生变化的情况，在存在裂缝、空洞缺陷的情况下，通过应力的施加， 如图7（b）所示那样，偏振光方向发生变化。此外，在图6、图7中也与 图5的情况相同，纵轴、横轴分别表示P偏振光强度、S偏振光强度。

可认为在未施加应力的状态与施加了应力的状态下，散射光的偏振光 方向的差大到超过某阈值的情况下，该散射光是基于裂缝、晶体内部的空 洞缺陷而形成的，在未施加应力的状态与施加了应力的状态下，散射光的 偏振光方向的差小于某阈值、未发生大变化的情况下，该散射光是基于表 面的异物或内部析出物而形成的，如此，基于散射光的检测结果，进行了 缺陷的分类。该阈值根据包括晶圆的被检查体的种类、缺陷的形态而不同， 可事先求出与被检查体的种类等对应的值。

能够根据这样的偏振光方向的变化的有无、偏振光的强度，对缺陷的 种类进行分类，参照分类表，如表1所示。

[表1]

在表1中，将入射光的偏振光方向设为S偏振光，这是由于一般情况 下，使用S偏振光分量来观察内部缺陷。关于各缺陷的偏振光方向的变化， 如下所示。

[内部析出物]

通过实验确认了散射光保持入射光的偏振光方向，在无应力施加的情况 下，保持原样地散射，偏振光方向不发生变化。虽然通过施加应力，在内 部析出物的周围产生应力场，散射光强度发生变化，但该效果小、偏振光 方向的变化也下阈值以下。

[空洞缺陷]

在内部的空洞缺陷中，与内部析出物同样，散射光的偏振光方向被保持。 由此，无应力施加的情况下与内部析出物相同。通过施加应力，在空洞缺 陷的周围存在应力场，P偏振光分量与S偏振光分量产生变化，其结果导 致偏振光方向产生变化。

[表面异物或者划痕]

表面异物由于偏振光消除效果而不保持偏振光方向。由此，即使入射P 偏振光，也可观察到强的S偏振光分量。在无应力施加的情况下，若入射 光的偏振光方向与散射光的偏振光方向很大不同，则在该时刻判断为缺陷 是表面异物。（即使施加应力，也由于表面异物的周围一般仅存在微弱的 应力场，所以偏振光方向的不发生变化。）

[裂缝]

裂缝是从表面到达内部的缺陷，可认为与空洞缺陷相同。另外，裂缝还 由于其前端的曲率半径非常小，所以通过施加应力集中了比空洞缺陷大的 应力，由于空洞缺陷，偏振光方向的变化大。

根据照射被检查体的光的波长的不同，照射时从表面侵入的长度存在 差异，根据被检查体的材质、观察从表面到某程度的深度为止这样的条件， 来选择照射光的种类、波长。在半导体元件制成用的裸晶圆的情况下，若 使用可见光激光，则侵入长度为从表面开始数微米程度，与此相对，若使 用红外光激光，则可达到整个晶圆内部，适合晶圆内部的空洞缺陷的检测。 另外，形成在晶圆上的氧化膜相对于可见光为透明的，能够检测出膜中的 裂缝、空洞缺陷。

若表示检查被检查体的缺陷的工序的流程，则如图8所示。

在半导体元件制造工艺前的晶圆的情况下，整体上均质，如图3所示 那样，使用检查装置进行缺陷的分类，该检查装置是利用光束偏移器（BD） 对来自被检查体的散射光（SB）进行偏振光分离而进行检测的装置，对于 在半导体制造工艺中的晶圆而言，在表面逐步形成金属布线等的图案。关 于表面形成有金属等图案的晶圆，在进行前述的缺陷的检查、分类时，入 射晶圆的激光由于图案发生较强的散射，由于该散射光与基于缺陷的散射 光一同被检测出，因而影响了缺陷的检测、分类。

在如这样形成有金属布线等图案的晶圆那样的情况下，为了高精度地 进行缺陷的检测、分类，需要使基于金属图案的散射光的强度降低。参照 图3所示的缺陷的检查的概略图，使被偏振器P偏振而入射晶圆W并散 射的激光透过光束偏移器BD后透过分析器，若测定散射光的强度，则如 图9（a）所示。横轴表示分析器的角度位置。

在图9（a）中，基于布线图案的散射光除了在33°特别弱以外，均较 强，与此相对，基于缺陷的散射光的强度不怎么变化。若表示根据分析器 的角度的、基于缺陷的散射光强度与基于布线图案的散射光强度的比（缺 陷/布线），则如图9（b）所示，该比在33°附近特别高。因此，如图10 所示，通过在光束偏移器BD的后侧配置分析器（作为分析仪的偏光板） A，沿光轴中心进行转动调整，从而能够使基于布线图案的散射光强度相 对于基于缺陷的散射光强度降低，由此实现极力减少布线图案对缺陷的检 测、分类的影响。图10示出除了在光束偏移器BD的后侧配置分析器A 以外，其他均与图3相同的方式。

基于布线图案的强散射光的偏振光分量被保持，针对被检查体的入射 光为S偏振光的时，对于散射光，S偏振光分量为主体，基本上不包含P 偏振光分量，入射光为P偏振光时，对于散射光，P偏振光为主体。针对 被检查体的入射光为S偏振光时，作为分析器的角度调整，调整成与P偏 振光方向几乎平行，仅能够通过S偏振光分量那样的角度。由此，S偏振 光分量为主体的基于布线图案的强散射光的强度大幅度降低，但强度降低 的程度为，P偏振光分量小于S偏振光分量。

这样，使利用光束偏移器进行偏振光分离后的光通过分析器，从而基 于布线图案的强散射光的绝大多数被截止，能够使其信号电平降低，通过 分析器后的S偏振光分量被调整成能够与P偏振光分量进行比较那样的信 号电平。从使测定的稳健（robust）性提高的面而言，P/S的偏振光分量强 度比是重要的，关键在于不能完全截止S分量。关于上述的分析器的角度 调整，是对应于“与P偏振光方向几乎平行”的情况。另外，若在光束偏移 器的后侧插入配置分析器，则使全体的信号强度降低该对应的量，实际在 缺陷的检查中并不成为问题。

图11是以极坐标显示表示在将图10的光束偏移器（BD）替换为偏振 光元件并使该偏振光元件旋转（0～180°）的情况下，针对各旋转角而得到 的散射光强度，（a）、（b）是表示针对表面异物，（c）、（d）是表示 针对裂缝，（e）、（f）是表示针对图案等，实线是表示针对无静应力的 施加的情况，虚线是表示针对施加了静止应力的情况。在表面异物的情况 下，由于P偏振光分量强，所以在110°前后（该角度根据分析器角度而变 化。）强度不为0（换句话说，P偏振光分量呈现在110°附近）。在存在 裂缝的情况下，由于P偏振光分量与S偏振光分量的强度比发生变化，所 以与最大强度对应的角度发生变化（图表中为看起来进行了旋转），使裂 缝与表面异物、图案的区别变得明显。另外，在图案的情况下，不管应力 的有无，均为相同的偏振光状态。这样，通过对偏振光分量进行详细地研 究，能够使表面异物、裂缝、图案进一步明显地分离。

如前述那样，作为施加在晶圆等被检查体的静应力，尤其对被检查体 照射赋予了偏振光的光的一侧的面上，使拉伸应力作用，施加提供使要检 查的面一侧的缺陷张开那样的作用的静应力，从缺陷检查的精度，效率的 面来看是有效的。关于如何对晶圆等被检查体实际施加这样的拉伸的静应 力，将在下面的与缺陷检查装置的关系中进行说明。

[B]缺陷检查装置

参照示出本发明的被检查体的缺陷检查装置的一个方式的图12并进行 说明。对使半导体元件制作用的硅晶圆作为这里的被检查体的情况进行说 明，并且对使用激光作为照射光的情况进行说明。

图12概略性地示出通过拉伸荷重的施加而对作为被检查体的晶圆施 加应力的方式的缺陷检查装置的构成，1为基台，2为载架在基台1上且能 够向XY方向驱动的XY工作台，其包含X方向可动部件和Y方可动部件。 3为设置并固定在XY工作台2的上侧的可动部件上的晶圆支承台，在其 上侧固定有固定侧的晶圆把持部4a，并且，载置有可动侧的晶圆把持部4b。 5为拉伸荷重施加部，经由连结在与可动侧的晶圆把持部4b之间的牵引棒 6拉伸可动侧的晶圆把持部4b，以对被晶圆把持部4a、4b把持的晶圆W 施加拉伸荷重。晶圆把持部4a、4b的部分以剖面表示。

7为激光装置，其使用能够侵入硅的晶圆内的波长例如375nm的波长 的激光，该激光装置被设置成对晶圆W的面倾斜照射激光。8是给激光赋 予偏振光的偏振器，9为聚光透镜，M为反射镜。10为CCD拍摄装置， 该CCD拍摄装置被配置在接收由偏振器8赋予了偏振光的、倾斜入射晶 圆W的面的入射光束（IB）入射到晶圆W面后发生散射的散射光SB的 暗视场的位置上，11为其物镜。12是对透过物镜11的光进行偏振光分离 的光束偏移器。

在具有用于降低基于布线图案等的散射光的影响的分析器的装置中， 在光束偏移器的背后，以能够以光轴为中心转动的方式设置作为分析器的 偏光板。物镜11、光束偏移器12、分析器等部件以镜胴的方式集中构成并 安装于CCD拍摄装置，关于分析器，优选能够通过环（ring）等进行外部 操作而转动的部件。

15为驱动控制部，其进行基于XY工作台2的晶圆W的XY方向的 移动控制、基于拉伸荷重施加部5的对晶圆W进行荷重施加的控制、激光 装置的动作控制。20为对基于由CCD拍摄装置拍摄的散射光的图像数据， 进行运算处理用的图像解析处理装置，其具备图像解析处理所需的存储单 元。21是用于显示通过CCD拍摄装置而得的图像、解析处理结果等的显 示器。

图13（a）更详细地以立体图示出了晶圆把持部与拉伸荷重施加部的 部分，在该图中，未示出晶圆。在图13（a）中，2为XY工作台的上侧可 动部（或者与其一体的部分），3为固定设定在上侧可动部2上的晶圆支 承台，呈对应晶圆W的形状的圆形状的台。在晶圆支承台3的上侧，大致 半圆形状的固定侧的晶圆把持部4a被可摆动地保持，并且，载置有可动侧 的大致半圆形状的晶圆把持部4b。固定侧与可动侧的晶圆把持部4a、4b 分别为大致半圆形状，将它们组合而形成大致圆形状，各剖面具有“コ”字 型的凹槽部，在该凹槽部中经由橡胶等弹性部件形成用于起到把持晶圆的 圆弧状边缘的作用的部件。

对于固定侧的晶圆把持部4a而言，在其大致半圆弧的中心位置下方， 销31（在图中以虚线表示）被突出设置，该销31对应地插入穿设于晶圆 支承台3上部的孔内。基于这样的销31的保持方式，晶圆把持部4a被保 持为能够在支承台3上的平面内摇动。该销31为了接受施加在晶圆的拉伸 荷重而具有足够的强度。

对于可动侧的晶圆把持部4b而言，其中间位置设置有突片4b-1，在 该部分，可动侧的晶圆把持部4b经由连结件32与拉伸棒6连结。在固定 侧以及可动侧的晶圆支承部4a、4b的上侧设置有用于按压把持晶圆W的 边缘的气缸33-1、33-2、……、33-6，在该部分中在晶圆把持部4a、4b 的上侧形成有贯通孔，气缸33-1、33-2、……、33-6的活塞贯通，向晶圆 提供的按压作用。另外，经由未图示的空气供给管对各气缸供给压缩空气。

图13（b）是针对与图13（a）中的气缸中的气缸33-4相关的部分， 表示为通过中心轴线A-A与晶圆支承台3的中心的平面的剖面，将晶圆W 以虚拟线表示。在晶圆支承台3上载置有可动侧的晶圆把持部4b，在晶圆 把持部4b上侧安装有气缸33-4。与可在气缸33-4内纵向往返运动的活塞 34一体的连接棒35穿过形成于晶圆把持部4b的上板4b-2的孔，其前端 侧安装有凸缘（flange）36。

在凸缘36的下表面粘合有由橡胶材料构成的缓冲部件37。另外，晶 圆把持部4b的下板4b-3的上表面也粘合有由橡胶材料构成的缓冲部件 38。在气缸33ー4动作，活塞34向下方被按下时，晶圆W的缘边被把持 在缓冲部件37与38之间，使得不会在晶圆面上产生损伤。其气缸也具有 相同的构成。

在具备图13（a）、（b）所示的晶圆把持部与拉伸荷重施加部的缺 陷检查装置中，在对晶圆施加应力来进行缺陷检查时，使各气缸33-1、 33-2、……、33-6成为非工作的状态，使可动侧的晶圆把持部4b后退。在 该状态下，将晶圆W插入与固定侧的晶圆把持部4a的气缸33-1、33-2、 33-3分别对应的缓冲部件37和38之间。

然后，以晶圆进入可动侧的晶圆把持部4b的气缸33-4、33-5、33-6 分别对应的缓冲部件37与38之间的方式使可动侧的晶圆把持部4b前进， 而成为在图13（a）的晶圆把持部4a与4b之间载置晶圆的状态。从该状 态开始，向气缸33-1、33-2、……、33-6送入压缩空气，利用气压将晶圆 的边缘压接固定在缓冲部件37与38之间，成为能够进行缺陷的检查的状 态，这是未对晶圆施加应力的状态。

从该状态开始，为了向晶圆W施加应力，在使气缸33-1、33-2、……、 33-6动作的状态下，使未图示的静荷重施加装置动作，经由牵引棒6拉伸 可动侧的晶圆把持部4b，以对被晶圆把持部4a、4b把持的晶圆W施加 拉伸荷重。晶圆W的边缘部通过气缸的动作而被压接保持在缓冲部件之 间，由此对晶圆W施加了均匀的拉伸静应力。

图14（a）是以立体图表示通过施加弯曲的静荷重来对晶圆施加应 力的方式的应力施加装置，图14（b）为在通过（a）的中心线B-B的垂 直方向的面的剖视图。作为缺陷检查装置除了代替图13（a）中的施加拉 伸的静荷重的方式而使用图14（a）、（b）的施加弯曲的静荷重的方式以 外，其他均相同。

支承晶圆的支承台3是被一体安装于XY工作台的上侧可动部分的 部件。在支承台3的上表面侧的中央部形成纵向的凹槽部，其两侧面成为 配置在该凹槽部内且能够以向上按压晶圆W的中心部的方式动作的按压 部件48的引导面3a。引导面3a的下侧的宽度变窄，形成阶梯部将按压部 件48卡止，再下侧，与由在支承台3的中心部分形成的内壁面3b划定的 空间部相连。在由内壁面3a划定的空间部中，在其下侧配置有使用了用于 按压的压电元件致动器（PZT）的向Z方向施加荷重的荷重施加装置46， 通过荷重施加装置46而动作的棒部件47的前端部按压按压部件48的下表 面。按压部件48的上表面按压所载置的晶圆W的下表面，形成光滑圆筒 形状等曲面。

在支承台3的上表面，在与具有收容配置按压部件48的引导面3a 的凹槽部对称的位置上配设有保持晶圆W的两侧的晶圆保持部40a、40 b。对于晶圆保持部40a、40b而言，基本上等同而呈对称的形状，并分别 形成有保持晶圆的端缘部的V字槽部41a、41b，使该V字槽部41a、41b 成为对置配置方式。一方的晶圆保持部41a被固定在支承台3的上表面， 另一方的晶圆保持部41b在下部的两侧形成凸部42、42，凸部42、42与 固定设置在支承台3的上表面的托块43、43卡合并可滑动。

在将晶圆W保持在虚拟线的位置时，预先使晶圆保持部40b后退， 使晶圆W的边缘楔住一方的保持部40a的V字槽部41a后，使另一方的 保持部40b前进来使该V字槽部41b楔住晶圆W的边缘。在该状态下， 由保持部40a、40b将晶圆W单纯支承，而不使其弯曲变形。也可在晶圆 保持部40b的下表面的规定位置预先形成凹部，在支承台3的上表面侧以 向对应的规定位置突出的方式配设有利用弹簧向上方施力球体并具备夹 紧机构，而能够将晶圆W稳定地保持在规定位置上。

作为单纯支承晶圆W的端边的保持部的方式，如图14（a）、（b） 那样，预先将各保持部形成为V字槽部，除此以外，例如还可以将各保持 部40a、40b形成为利用通过V字的顶点的水平面2分割后的部分，预先 将各下侧的部分固定设置在支承台3的上表面，使上侧的部分可装卸，成 为能够通过紧扣部件等保持的方式。该情况下，使其成为在将上侧部分载 置在各自的下侧部分上并通过紧扣部件保持的状态下，具有与图14（a）、 （b）中的保持部件40a、40b相同的V字槽部的形状。在将晶圆W的端 边载置在下侧部分上的状态下，安装并紧扣各上侧的部分。在该方式中各 下侧部分均可固定设置在支承台3的上表面。

在图14（a）、（b）中，在从下方对晶圆W施加弯曲荷重时，利 用通过使用了致动器的荷重施加装置46而动作的棒部件47的前端部经由 按压部件48按压晶圆W的下表面，也可以为不经由按压部件而直接用荷 重施加装置的棒部件47的前端部按压晶圆W的下表面的方式。该情况下， 可以预先使棒部件47的前端部进行某程度曲率半径变大，另外，还需要准 确地按压晶圆W的中心位置。

图15（a）～（c）是对晶圆的弯曲作用进行说明的图，图15（a） 是从横向观察被单纯支承的晶圆的图。在晶圆的中心位置，从下方施加荷 重时的弯曲力矩（B.M.）的大小如图15（b）所示。若考虑将弯曲力矩设 为M，剖面系数设为Z时，基于弯曲而作用于上表面的拉伸应力σ用M/Z 表示，晶圆M的剖面系数从中心向两侧逐渐减小，则通过如图15（b）那 样的弯曲力矩而产生在晶圆W的上表面的拉伸应力如图15（c）所示。

这样，利用图14（a）、（b）所示的应力施加装置对晶圆施加弯曲 荷重，能够对被照射激光的检查面、即晶圆的上表面侧施加拉伸应力。在 具备图14（a）、（b）所示的应力施加装置的缺陷检查装置中，首先在由 支承台3的保持部件40a、40b将晶圆W保持在规定位置的状态下，使按 压部件48在晶圆W的下侧位于与晶圆W的下表面接近的位置处，处于未 对晶圆W施加应力的状态。使荷重施加装置46从该状态开始动作，通过 从下方按压按压部件48，对晶圆W施加荷重以对其施加弯曲作用，从而 晶圆W的上表面侧被施加了拉伸应力，下面侧被施加了压缩应力。在缺陷 的检查时，在200mm晶圆的情况下，优选基于对晶圆施加的弯曲荷重而 导致晶圆中心部分的位移量为0.1～0.3mm左右。

图16表示在对晶圆施加弯曲荷重而在上表面侧产生拉伸应力时，与 晶圆的面上的位置对应的基于缺陷的偏振光方向的变化的测定结果。在使 弯曲荷重作用时，如图15（c）所示那样，在晶圆的中心部分，拉伸应力 大，并且拉伸应力向周边侧变小。在缺陷为裂缝的情况下，由于基于施加 拉伸应力而发生应力集中从而导致应力变化，根据应力的变化，偏振光方 向（P/S）也较大变化。在缺陷为表面异物的情况下，由于不会伴随着应力 集中，所以不会发生由于应力的变化而导致偏振光方向较大变化。

图17是说明对晶圆赋予弯曲作用的其他方式的概略图，其示出了局 部剖面。支承台3的上表面3c为圆筒面形状，穿设有多个用于进行真空吸 引的孔。由真空吸引泵VP经由管路50、52而利用真空吸引的管路51对 各孔进行真空吸引。将晶圆W载置在支承台3的上表面3c上并由未图示 的保持单元暂时保持而成为未被施加应力的状态。

在从该状态开始对晶圆W施加应力时，解除基于保持单元对晶圆W 的暂时保持，使真空吸引泵VP工作而从各孔的管路51进行真空吸引，将 晶圆W吸引在支承台3的上表面3上。由此，晶圆W变形为沿着上表面 3c的圆筒形状的形状，晶圆的上表面侧以均匀的曲率进行弯曲变形，在周 方向上施加了均匀的拉伸应力。图17中虽然夸张为圆筒形状，但可以设成 较缓的曲率作为实际上所需的变形。此外，还可以预先将支承台3的上表 面3c的各吸引孔加工成平滑的形状，以使得在将晶圆吸引保持的情况下不 对晶圆造成损伤。

图18是表示使用本发明的缺陷检查装置，比较对作为被检查体的晶 圆施加应力前后的散射光的偏振光状态，将阈值以上判断为裂缝的流程的 一个例子。利用缺陷检查装置的缺陷检查经过下述那样的阶段。该例子中 的缺陷检查装置能够对应形成有布线层的晶圆的缺陷检测，其受光侧的分 析器能够转动。

（1）判断冷却CCD的状态，若为NG，则强制结束。在CCD摄像 机OK情况下，在X、Y、Z、分析器旋转的各工作台移动到原点后， XY工作台移动并停止在拍摄位置。

（2）参数n为n=1时，无应力施加，n=2时表示应力施加的变量。在 应力施加状态下，使Z工作台移动并对晶圆中央施加位移。位移量虽然根 据晶圆的尺寸而不同，但为数百μm左右（对晶圆表面施加数MPa的拉伸 应力左右的位移）。

（3）参数m指定了分析器的角度。m=1时，指示旋转工作台旋转角度 θ1，m=2时，指示旋转工作台旋转角度θ2。为减少来自图案的散射光，优 选使用直角前后的角度作为θ1、θ2（例如，S偏振光入射的情况下，为 90度、85度等）。

（4）在应力有无、各分析器角度的状态下，为了增大SN比，分别进 行了T秒、N次的拍摄，并作为图像数据保存（例如，T=1000ms、N=50 次）。

（5）计算应力施加前后的散射光的偏振光的主轴方向（tanθ）。在无 应力的情况下设为tan B，在有应力施加的情况下，设为tan A。

（6）将其变化量设为S。

（7）由于tanθ为非线性，除以其微分（1+tanθ^2）。利用该计算，求 出tanB与tanA的平均，并将该平均设为A，进行除法计算。

（8）读入S的阈值，在图像的各位置处若S在阈值以上，则判断为裂 缝。

（9）保存应力施加前后、分析器角度的组合（4个）的散射图像。显 示并保存明确了裂缝位置的图像。另外，将裂缝的坐标值（X，Y）输出为 CSV文件。

若表示使用本发明的缺陷检查的方法、缺陷检查装置进行实际应用 的状况，则保持并搬运作为被检查体的晶圆，将该晶圆载置于缺陷检查装 置的规定位置，在确认载置位置后，在不施加应力的状态下立即进行偏振 光光照射，一边扫描（scan）晶圆的前面，一边检测散射光，来进行数据 处理。在一系列的处理结束后，从下方施加规定的弯曲荷重以施加应力， 并且同样实施散射光的检测、数据处理。然后，以进行应力施加前后的P 偏振光分量与S偏振光分量的强度、作为强度比的偏振光方向的取得、包 含与阈值的对比的运算处理这样的形式，来进行缺陷的检测、分类。能够 在10分左右的短时间内实施这些从保持晶圆到检查结果的运算处理为止 的所有工序。

[C]晶圆、半导体元件的质量管理

本发明的缺陷的检查的方法、缺陷检查装置能够在短时间内高精度地对 缺陷进行检测、分类，在从晶圆开始的半导体元件的制造工艺中，通过在 线化来设置缺陷检查装置，并进行包含缺陷检查的制造工艺中的质量管 理，将产品的故障防患于未然，提高了半导体元件制造工艺的生产率，整 体上提高了生产性。

在从晶圆开始的半导体元件的制造工艺中，在形成布线层、绝缘体 层后，通过CMP工序进行平坦化，并且多次反复进行布线层、绝缘体层 的形成、平坦化这样的工艺处理而逐步形成元件。在基于CMP工艺的平 坦化工艺中，利用浆液、研磨垫等机械要素根据条件而在晶圆中产生缺陷。 该缺陷可通过CMP工序的条件最佳化而减少。作为基于CPM的平坦化 的条件，有研磨垫的构造、调节垫的构造、荷重、转数、浆液的成分及浓 度、pH、粒度等。平坦化的最佳条件还存在时间性变化的情况，在通过 CMP工序后进行晶圆的缺陷检查，经过反映在CMP的条件变更这样的过 程，而能够维持为不产生缺陷的状态。

通过这样从用于制作半导体元件的原材料的晶圆的阶段开始，对进 行工艺处理而形成布线层、绝缘体层，并进行基于CMP的平坦化的各阶 段的晶圆，进行缺陷检查，来进行缺陷的检测、分类，并收集包括表示晶 圆的面内的阈值以上的偏振光强度以及偏振光方向的特性的部位数、偏振 光强度、偏振光的位置的数据，作为在晶圆面内的缺陷分布显示的这一方 式，能够进行与晶圆缺陷相关的工艺管理。在形成有布线层的晶圆的情况 下，由于金属布线图案而产生强的散射光，因此希望使用一种在接收晶圆 面的散射光的拍摄装置侧的偏振光分离单元（光束偏移器BD等）的后侧 配置能够进行转动调整的分析器，能够截止或减少强的散射光的装置。另 外，在形成了布线层的阶段的晶圆的情况下，线路图案露出晶圆的检查面， 由此对于会产生在上下的布线层间的绝缘体层、平面内的布线间的绝缘体 层的缺陷，计测缺陷的数量、尺寸等。

在这样的半导体元件制造过程中进行缺陷的检查，在工艺处理的各 阶段中对缺陷进行检测、分类，针对在缺陷少的状态下的晶圆，进一步进 行工艺处理，能够防止最终的半导体元件为不良产品。公知晶圆中的缺陷 数（密度）或者缺陷的尺寸与半导体元件的动作不良具有相关性。由于横 断半导体电路图案的布线宽度的尺寸的缺陷会产生断线，横断2条布线（俯 视）间的绝缘体层的缺陷成为布线间短路的原因。尤其在缺陷为裂缝的情 况下，可认为即使不作为半导体元件的初始动作不良产生，也会由于时间 的变化，存在耐久性降低的可能性变高。经过本发明的缺陷的检查、质量 的管理的晶圆、半导体元件，即使进行加速试验也会成为具有足够耐久性 的、可靠性高的晶圆、半导体元件。

图19示出进行了CMP处理后的晶圆的光检查结果，分别是拍摄（a） 晶圆1、（b）晶圆2、（c）晶圆3、（d）晶圆4的面的缺陷分布后的结 果。对晶圆4进行检查后的结果为，裂缝等缺陷多，不良率高。在对变更 CMP的条件后的晶圆3进行检查后的结果为，通过条件变更，裂缝等缺 陷减少，但依然很多。另外，在对变更CMP的条件后的晶圆1、晶圆2 进行了检查的结果中，缺陷数变少，能够作为比较的良好的晶圆、半导体 元件。图20是以图表表示对晶圆1、2、3、4检测出的每个晶圆的缺陷数。 假设将每一枚晶圆1的芯片数设为240个，则晶圆1、晶圆2的缺陷数分 别为18个、3个，不良率分别为7.5%、1.3%左右。在晶圆3、晶圆4中 缺陷数分别为127个、99个，不良率分别为53%、41%左右而极高。

使用图21、22对CMP处理后的晶圆的质量管理工艺的流程进行说 明。图21是拍摄（a）晶圆5、（b）晶圆6、（c）晶圆7、（d）晶圆8 的面的缺陷分布的图。图22以图表表示各晶圆的缺陷数。假设对于最先制 造的晶圆5进行检查后的结果为，缺陷为22个，每一枚晶圆的芯片数240 个时，不良率为9.2%左右。变更CMP的条件制作晶圆6后进行检查的结 果为，虽然通过条件变更缺陷数减少到17个，但不良率依然多到7%左右。 在进一步将CMP的条件最佳化后的晶圆7中，缺陷数为4个，不良率预 计为1.7%左右，因此能够达到不良率低的制作良好的晶圆的CMP条件。 但是，基于CMP工艺的缺陷产生数会根据时间而发生变化，在一定时间 经过后，检查晶圆8的结果为，缺陷数为5个，不良率为2.3%左右。若 产生了该晶圆8以上的缺陷，则不良率高、晶圆的可靠性也降低，因此再 次调整CMP工艺，按照以晶圆3以下的缺陷数稳定生产的方式进行工序 管理。利用本发明，能够将质量管理中的不合格率的目标值设定为2%这 样低的值。

另外，对于这样的晶圆的质量管理，在形成在晶圆上的布线层仅为 1层的情况下，由于其上层未形成新的布线层，所以考虑成为断线、短路 的原因的表面凹凸的影响的必要性比较低，但形成在晶圆的布线层为2层 以上的情况下，需要考虑表面的凹凸的影响，如前述那样的晶圆的质量管 理变得重要。

在本发明中，能够可靠地进行半导体元件的制造过程中的晶圆、使 用该晶圆制造的半导体元件的质量管理，尤其能够抑制半导体元件成为不 良品，另一方面，本发明还可以确定，作为经过这样的质量管理而形成的、 缺陷的数及密度为规定的阈值以下的晶圆，并且通过使用这样的晶圆进行 制造而得到成为不良品的可能性大幅度减少的半导体元件。

关于晶圆、半导体元件的成品率，如非专利文献1所示那样，公知 若缺陷的密度为某阈值以上，则所述成品率急剧下降，在量产工厂中，基 于该阈值，重新将与成品率相关而允许的基准值设置为阈值，作为缺陷的 检查的结果，以适合该条件的方式选择的晶圆或者半导体元件特别有助于 成品率的提高。

产业上的可利用性

本发明通过检测由IC等半导体电路制作用的晶圆、衍射光栅等光学 功能元件制作用的基板、超晶格构造体、MEMS构造体、液晶面板用的玻 璃、中间掩模那样的具有高度均匀性的材质构成的被检查体中的缺陷，并 对缺陷的种类进行分类，能够利用在被检查体的质量评价、缺陷除去方法 的判断中，通过将该缺陷的检查用于在线的检查工艺，能够有助于产品的 质量、生产性的提高。

附图标记说明：

1…基台；2…XY工作台；3…支承台；4a…把持部；4b…把持部； 5…荷重施加部；6…牵引棒；7…激光装置；8…偏振器；9…聚光透镜； 10…CCD拍摄装置；11…物镜；12…光束偏移器；15…驱动控制部；20… 图像解析处理装置；21…显示器；31…销；32…连结件；33-1～6…气缸； 34…活塞；35…连接棒；36…凸缘；37…缓冲部件；38…缓冲部件；40a… 晶圆保持部；40b…晶圆保持部；41a…支柱；41b…支柱；42a…紧扣部件； 42b…紧扣部件；43a…销；43b…销；44a…缓冲部件；44b…缓冲部件； 45a…缓冲部件；45b…缓冲部件；46…荷重施加装置；47…棒部件；48… 按压部件；50a…晶圆保持单元；50b…晶圆保持单元；56…荷重施加装置； 57…棒部件；W…晶圆；M…反射镜；BD…光束偏移器；P…偏振器；A… 分析器；IB…入射光束；SB…散射光；D…缺陷；SF…应力场；PI…基于 P偏振光分量光的图像；SI…基于S偏振光分量光的图像；a…裂缝；b… 表面异物；c…内部析出物；d…空洞缺陷。