-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen der Oberfläche von
Halbleiterwafern, spezieller ein Verfahren zum Untersuchen der Oberfläche eines
zu zerteilenden Halbleiterwafers, um, typabhängig, auf und nahe der Oberfläche eines
Halbleiterwafers vorhandene Defekte, dort anhaftende Teilchen und
dergleichen (nachfolgend als Defekte usw., einschließlich derselben,
bezeichnet), die die elektrischen Eigenschaften, wie sie dielektrische
Durchschlagsfestigkeit von LSIs und dergleichen beeinflussen, die
unter Verwendung von Halbleiterwafern hergestellt werden, zu erfassen,
um die Qualität
von Halbleiterwafern zu bewerten.
-
Hintergrundbildende Technik
-
Bisher
sind überschüssige Substanzen,
wie auf einem Halbleiterhafer anhaftende Teilchen sowie Kristalldefekte
auf und nahe der Oberfläche
eines solchen oder Oberflächenfehler,
Kratzer, flache Vertiefungen und dergleichen (nachfolgend als Oberflächenfehler
usw., einschließlich
derselben, bezeichnet), als leichte Punktdefekte (LPDs) bekannt,
die unter Verwendung einer Untersuchungsvorrichtung für die Oberfläche von Halbleiterwafern
zu erfassen sind. Überschüssige Substanzen
hierunter werden in Form einer Aufwölbung auf der Oberfläche des
Halbleiterhafers erkannt. Kristalldefekte usw. werden hauptsächlich als
Vertiefung oder Vorsprung [(100)-Wafer] in Form einer Rechteckpyramide
oder als Vertiefung oder Vorsprung [(111)-Wafer] mit dreieckiger
oder sechseckiger Form auf einer spiegelglatt bearbeiteten Waferoberfläche beobachtet,
während sie
auf einer epitaktischen Waferoberfläche hauptsächlich in Form einer quadratischen
oder teilweise quadratischen konkaven oder konvexen Stelle [(100-Wafer]
oder in Form einer dreieckigen oder teilweise dreieckigen konkaven
oder konvexen Stelle [(111)-Wafer] beobachtet werden.
-
Aus
dem Gesichtspunkt einer Bewertung der Qualität von Halbleiterwafern ist
es wünschenswert,
dass überschüssige Substanzen,
Kristalldefekte und Oberflächenfehler
usw. entsprechend ihren zu erfassenden Typen streng eingeteilt werden.
Jedoch wird bei einem herkömmlichen
Verfahren zum Untersuchen der Oberfläche von Halbleiterwafern ein
Wafer mit einem Laserstrahl abgetastet, wobei an der Waferoberfläche reflektiertes
Streulicht mit einem vorgegebenen Winkel erfasst wird, und das Ergebnis
wird mit zuvor erhaltenen Messergebnissen für Standardteilchen mit vorgegebenen
Korngrößen verglichen,
wodurch die Anzahl von LDPs jeder Größe, einschließlich aller überschüssiger Substanzen
und Kristallde fekte erhalten wird.
-
Um
die Arten überschüssiger Substanzen
und Kristalldefekte usw. oder von Oberflächenfehlern usw. (nachfolgend
als Defekte usw., einschließlich
derselben, bezeichnet) durch das obige Verfahren zu ermitteln, wurde über die
Möglichkeit
einer Trennung durch die Erkennung von Ungleichmäßigkeiten auf Grundlage der Voraussetzung,
dass eingewachsene Defekte vertiefungsförmig sind, während z.
B. Teilchen konvex sind, bei der Trennung von Teilchen und eingewachsenen
Defekten (COPs) bei einem spiegelglatt bearbeiteten Wafer berichtet.
Da jedoch die Erkennung der Ungleichmäßigkeit tatsächlich unvollkommen
ist, war es ersichtlich, dass es schwierig ist, Teilchen von eingewachsenen
Defekten (COPs) zu trennen. Außerdem
war es ersichtlich, dass nicht alle eingewachsenen Defekte konkav
sind.
-
In
einem Epitaxiewafer existieren viele Arten von Kristalldefekten,
wie Stapelfehler (SFs), Anhäufungen
und Versetzungen (nachfolgend als Epi-Defekte bezeichnet), und einige
der Epi-Defekte weisen konkave Formen auf, einige weisen konvexe
Formen auf und andere weisen sowohl konkave als auch konvexe Formen auf.
Daher, da nämlich
die Trennwahrscheinlichkeit beim Verfahren, bei dem die Trennung
abhängig
von konkaven und konvexen Formen ausgeführt wird, niedrig ist und da
nicht alle Epi-Defekte konkav sind, war es physikalisch unmöglich, Epi-Defekte
von Teilchen zu trennen und darüber
hinaus die Defektarten zu ermitteln.
-
Die
Ermittlung der Arten von Defekten usw. ist auf Forschungsebene unter
Verwendung eines Atomkraftmikroskops (AKM) oder eines Rasterelektronenmikroskops
möglich.
Um jedoch Defekte usw. unter Verwendung solcher Mikroskope zu betrachten,
müssen
als Erstes die Koordinatenpositionen, wo Defekte usw. existieren,
auf einer Waferoberfläche
mit ex trem großer
Fläche
im Vergleich mit den Defekten usw. erfasst werden. Der Erfassungsvorgang
ist sehr schwierig, und dann muss auf die Punkte, an denen die Defekte
usw. existieren, im AKM oder dergleichen fokussiert werden. Diese
Vorgänge
kosten viel Arbeit und Zeit, und ferner besteht die Möglichkeit,
dass die Qualität
des Produkts beeinträchtigt
wird, obwohl es sich um eine zerstörungsfreie Untersuchung handelt.
Im Ergebnis war es tatsächlich
unmöglich,
eine Untersuchung unter Verwendung eines Mikroskops von diesem Typ
an jedem Produkt auszuführen.
Daher wurde tatsächlich
ein visuelles Erkennungsverfahren durch eine Untersuchungsperson
verwendet (ein Verfahren, bei dem Punktlicht hoher Intensität in einem
Dunkelraum aufgestrahlt wird und Streuungen durch visuelle Prüfung erfasst
werden).
-
Die
unter Verwendung nur einer Lichtoptik einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
gemessene Defektgröße ist eine
Standardteilchen-Wandlungsgröße, die
sich abhängig
von den Formen der Defekte usw. stark von der tatsächlichen
Größe unterscheiden
kann. Demgemäß verbleibt
aus dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit
hinsichtlich der Unterscheidung der Arten von Defekten usw., auf
Grundlage der Defektgröße, ein
Problem. Das Verfahren, bei dem Teilchen und Defekte durch Beurteilen,
ob die Form konkav oder konvex ist, getrennt werden, weisen nicht
nur geringe Zuverlässigkeit
auf, sondern es kann auch nicht bei allen Wafern angewandt werden,
bei denen konvexe Defekte existieren. Beim visuellen Erkennungsverfahren
durch eine Untersuchungsperson hängt
die Erkennungsfähigkeit
stark von der Kompetenz der Untersuchungsperson für die Aufgabe
ab, die nicht stabil ist, und es ist schwierig, bei der Untersuchung
zukünftiger
Wafer auf die Erfordernisse auf höherem Niveau zu reagieren.
Ferner wird die Wahrscheinlichkeit größer, dass Defekte usw. der Aufmerksamkeit
entweichen, wenn Wafer größere Durchmesser
aufweisen. Beim visuellen Erkennungsverfahren durch eine Untersuchungsperson
muss als Erstes die Fähigkeit
der Untersuchungsperson abgeschätzt werden,
was zu einer Erhöhung
der Anzahl von Schritten und der Kosten führt.
-
Die
WO 98/25131 A1 betrifft
ein Waferinspektionssystem für
die Unterscheidung von konkaven Löchern und konvexen (Staub)
Partikeln. Insbesondere sollen COP (crystal originated particles),
also Kristalldefekte (dass heißt
konkave Löcher)
in einem spiegelglatt polierten Wafer erkannt und von Partikeln,
also Staubkörnchen,
die als konvexe Fehler daran anhaften unterschieden werden.
-
Hierzu
wird ein Laserstrahl schräg
auf den Wafer eingestrahlt, wobei ein Hellkanaldetektor zum Erfassen
des regulär
reflektierten Lichts und ein Dunkelkanaldetektor zum Erfassen von
Streulichtkomponenten vorgesehen sind. Der Dunkelkanaldetektor umfasst
zumindest einen Empfänger
zum Empfangen von vorwärtsgestreuten
Lichtkomponenten und einen Empfänger
für rückwärtsgestreute
Lichtkomponenten. Dabei wird der unter einem Winkel eingestrahlte
Laserstrahl über
eine Optik auf einen Empfänger
gelenkt, der als Hellkanaldetektor dient. Der Dunkelkanaldetektor
umfasst eine Detektoranordnung für
rückwärtsgestreutes
Licht, eine Detektoranordnung für
Vorwärtsgestreutes
Licht sowie eine dritte Detektoranordnung für im wesentlichen senkrecht
zur Oberfläche
des Wafers gestreutes Licht.
-
Die
US 5,355,212 A betrifft
ein Verfahren zur Inspektion strukturierter Wafer, bei dem die Waferoberfläche von
einem Laserstrahl abgetastet wird. Der einfallende Laserstrahl wird
an Teilchen, Oberflächendefekten
und an Oberflächenstrukturen
gestreut. Streulicht wird von einer Sammeloptik auf einen Fotodetektor
gerichtet, der ein elektrisches Signal entsprechend der Intensität des einfallenden
Lichts erzeugt. Um zufällig
verteilte Partikel und Defekte von im Wesentlichen periodischen
Oberflächenstrukturen
zu unterscheiden und so genauere Informationen über Anzahl, Ort und Größe der Partikel
und Defekte zu erhalten, wird als Lichtsammeloptik, eine Sammeloptik
mit kleiner Apertur eingesetzt, sodass die Erfassung von Licht,
das an Oberflächenstrukturen
gestreut wurde, relativ zum Licht, das an zufälligen Partikeln und anderen
Defekten gestreut wurde, reduziert wird.
-
Im
Wesentlichen senkrecht zur Waferoberfläche gestreutes Licht wird von
einem anderen Fotodetektor erfasst, um Oberflächenstrukturen auf dem Wafer
direkt zu beobachten.
-
Regulär an der
Waferoberfläche
reflektiertes Licht wird üblicherweise
in einer Strahlfalle empfangen und nicht weiter verwendet. Es ist
jedoch möglich,
mit Hilfe des regulär
reflektierten Lichts die Dicke von dünnen Filmen auf der Waferoberfläche zu messen,
wozu die Polarisation des reflektierten Lichts genutzt wird.
-
Um
zwischen periodischen Oberflächenstrukturen
und zufälligen
Partikeln und Defekten zu unterscheiden, wird dabei die Periodizität der Obeflächenstrukturen
die sich von Chip zu Chip auf den Wafer wiederholen ausgenutzt.
-
Die
DE 41 23 916 C2 betrifft
ein Verfahren zum beleuchtungsdynamischen Erkennen und Klassifizieren
von Oberflächenmerkmalen
und -defekten eines ebenen Objekts. Das Objekt ist auf einer Basis
angeordnet, die von einem Beleuchtungshimmel mit Lichtquellen zur
variablen, diffusen Beleuchtung des Objekts vorgesehen sind. Ferner
wird ein Beleuchtungsmodul von einer Optik über das (als Spiegel gedachte)
Objekt in die Eintrittspupille eines Objektivs abgebildet, das die
Oberfläche
des Objekts auf eine CCD-Matrix einer Videokamera abbildet.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Untersuchen
der Oberfläche
von Halbleiterwafern bereitzustellen, mit dem an der Oberfläche eines
Halbleiterwafers anhaftende Teilchen und Oberflächenfehler bei einem spiegelglatt
bearbeiteten Wafer die nahe seiner Oberfläche existieren, oder eingewachsene
Defekte im Volumen nahe der Oberfläche, oder anhaftende Teilchen
und Defekte, wie SFs, Anhäufungen
und Versetzungen in einem epitaktischen Wafer unabhängig von
den Fähigkeiten
einer Untersuchungsperson erkannt und unterschieden werden können.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
an einer Oberfläche
eines Halbleiterwafers anhaftende Teilchen oder Defekte erkannt,
unterschieden und genau eingeteilt werden, so dass die Qualität eines
Halbleiterwafers genau bewertet werden kann, ohne dass diese Bewertung
durch die Fähigkeiten
einer Untersuchungsperson beeinträchtigt wird. Die Untersuchung
von Waferoberflächen
kann somit automatisiert werden und liefert damit eine stabile Bewertung
der Qualität
eines Halbleiterwafers. Damit ist es auch möglich, bei der Untersuchung
zukünftiger
Wafer und von Wafern mit größeren Durchmessern
Erfordernisse auf höherem
Niveau zu meistern.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
auch die Untersuchung von epitaktischen Halbleiterwafern, die über viele
Arten von Defekten und eine kleine Anzahl von Defekten verfügen, wobei
die Formen und Arten von Defekten aus Beziehungen von A und B zueinander
sowie aus unterschiedlichen Beziehungen von A und B zu vorbestimmten
Grenzwerten gemäß der folgenden
Tabelle 1 ermittelt werden: Tabelle 1
| Beziehungen
zwischen A und B oder Bereichen | Aktuell
für ms |
| A ≥ B × 1. 13 | Stapelfehler |
| A < B × 1. 13 | Überschüssige Substanz
(anhaftendes Teilchen), die von einer Nicht-Epi-Schicht herrührt |
| B < 90 nm und A > 170 nm | mikrokristallografischer
Defekt (Hügel,
Schatten, Versetzung) |
| B > 160 nm und A < 170 nm | anormales
Wachstum (große
Vertiefung, Vorspurung) |
| Anderes | anormales
Erzeugnis |
-
Hier
können
insbesondre an der Oberfläche
eines Halbleiterwafers anhaftende Teilchen oder Defekte, wie SFs,
Anhäufungen
und Versetzungen, die sich nahe der Oberfläche des Halbleiterwafers befinden,
genau eingeteilt werden, so dass die Qualität des Halbleiterwafers genau
bewertet werden kann.
-
Die
Erfindung lässt
sich auch zur Untersuchung der Oberfläche spiegelglatt polierter
Halbleiterwafer einsetzten, um an der Oberfläche des Halbleiterwafers anhaftende
Teilchen oder COPs sowie Oberflächenfehler
und eingewachsene Defekte, die sich im Volumen nahe der Oberfläche des
Wafers befinden zu erkennen und genau einzuteilen, so dass die Qualität des Halbleiterwafers
genau bewertet werden kann.
-
Dabei
ist es zweckmäßig, die
Formen und Arten von Defekten aus Beziehungen von A und B zueinander
sowie aus unterschiedlichen Beziehungen von A und B zu vorbestimmten
Grenzwerten gemäß der folgenden
Tabelle 2 zu ermitteln: Tabelle 2
| Beziehungen
zwischen A und B oder Bereichen | Aktuell
für ms |
| A ≥ B × 1. 13
oder B < 90 nm
und A > 170 nm | Kratzer,
Fehler und flache Vertiefung |
| A < B × 1. 13 | anhaftendes
Teilchen oder COP |
| B ≥ 85 nm und A > 107 nm | eingewachsener
Defekt im Volumen nahe der Oberfläche |
-
Auch
hier können
an einer Oberflä che
eines Halbleiterwafers anhaftende Teilchen oder COPs sowie Oberflächenfehler
usw. und eingewachsene Defekte, die im Volumen nahe der Oberfläche des
Halbleiterwafers vorhanden sind, genau eingeteilt werden, so dass
die Qualität
des Halbleiterwafers genau bewertet werden kann.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
ein Diagramm, das die Einteilungsergebnisse für die tatsächlichen Formen von bei einem Ausführungsbeispiel
1 der Erfindung erfassten LPDs nach Klarstellung unter Verwendung
eines AKM zeigt;
-
2 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
3 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
4 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
5 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
6 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfass ten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
7 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
8 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
9 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
1 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt;
-
10 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der bei einem Ausführungsbeispiel
2 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt; und
-
11 ist
eine Mikroskop-Fotografie, die ein Beispiel der tatsächlichen
Formen der beim Ausführungsbeispiel
2 erfassten LPDs, die unter Verwendung eines AKM bestätigt wurden,
zeigt.
-
Beste Art zum Ausführen der
Erfindung
-
Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Untersuchen der Oberfläche
von Halbleiterwafern unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen
beschrieben.
-
Bei
einem Verfahren zum Untersuchen der Oberfläche von Halbleiterwafern gemäß einem
Ausführungsbeispiel
werden unter Verwendung z. B. einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
mit zwei Lichtoptiken für
einen Einfall, LPDs in den zwei Lichtoptiken mit kleinem bzw. großem Winkel
erfasst. Es wird eine Liste der Koordinaten der mit jeder Lichtoptik
erhaltenen LPDs, der erfassten Lichtintensität oder der zugehörigen Daten
für die
Standardteilchen-Wandlungsgröße und dem
Wert (bei großem
Winkel erfasste Lichtintensität
oder Standardteilchen-Wandlungsgröße/bei kleinem Winkel erfasste
Lichtintensität
oder Standardteilchen-Wandlungsgröße) erstellt.
-
Die
nur in der Lichtoptik mit großem
Winkel erfassten LPDs, die nur in der Lichtoptik mit kleinem Winkel erfassten
LPDs und die LPDs mit verschiedenen Werten von (bei großem Winkel
erfasste Lichtintensität
oder Standardteilchen-Wandlungsgröße/bei niedrigem Winkel erfasste
Lichtintensität
oder Standardteilchen-Wandlungsgröße) werden ausgewählt, und
die tatsächlichen
Formen derselben werden unter Verwendung eines AKM oder dergleichen
tatsächlich
beobachtet.
-
Auf
Grundlage der tatsächlichen
Formen der unter Verwendung eines AKM oder dergleichen beobachteten
LPDs werden die Eigenschaften von Defekten usw. entsprechend ihren
Arten aus dem Vergleich zwischen den erfassten Lichtintensitäten oder
den Standardteilchen-Wandlungsgrößen, wie
in jeder der Lichtoptiken mit kleinem und großem Winkel erfasst, ermittelt.
Im Ergebnis konnten z. B. die Beziehungen zwischen den mit den Lichtoptiken
mit kleinem und mit großem
Winkel erfassten Standardteilchen-Wandlungsgrößen und den Defektarten in
einem Epitaxiewafer und in einem spiegelglatt bearbeiteten Wafer
eingeteilt und angeordnet werden, wie es in den Tabellen 1 bzw.
2 dargestellt ist. Tabelle 1
| Beziehungen
zwischen A und B oder Bereichen | Aktuell
für ms |
| A ≥ B × 1. 13 | Stapelfehler |
| A < B × 1. 13 | überschüssige Substanz
(anhaftendes Teilchen), die von einer Nicht-Epi-Schicht herrührt |
| B < 90 nm und A > 170 nm | mikrokristallografischer
Defekt (Hügel,
Schatten, Versetzung) |
| B > 160 nm und A < 170 nm | anormales
Wachstum (große
Vertiefung, Vorsprung) |
| Anderes | anormales
Erzeugnis |
Tabelle 2
| Beziehungen
zwischen A und B oder Bereichen | Aktuell
für ms |
| A ≥ B × 1. 13
oder B < 90 nm
und A > 170 nm | Kratzer,
Fehler und flache Vertiefung |
| A < B × 1. 13 | anhaftendes
Teilchen oder COP |
| B ≥ 85 nm und
A > 107 nm | eingewachsener
Defekt im Volumen nahe der Oberfläche |
-
Hierbei
repräsentiert
A die Standardteilchen-Wandlungsgröße eines in der Lichtoptik
mit großem
Winkel erfassten LPD, während
B die Standardteilchen-Wandlungsgröße eines in der Lichtoptik
mit kleinem Winkel erfassten LPD zeigt.
-
Jedoch
unterscheiden sich die Winkel der Lichtoptiken abhängig von
der verwendeten Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung,
und jede Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
verfügt über ihre
eigenen Minimal- und Maximalgrenzen für die Messung. Daher besteht
die Möglichkeit,
dass die zur Defektunterscheidung verwendeten Werte A, B und A/B
abhängig
von der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung variieren.
Außerdem
hängt,
im Fall eines Epitaxiewafers, die Defektgröße von der Dicke des Epitaxiefilms
(im Fall eines (100)-Wafers ist die SF-Länge ungefähr das 1,4-fache der Epitaxiefilmdicke)
ab, so dass die Möglichkeit
besteht, dass die Werte A, B und A/B variieren, wenn die Epitaxiefilmdicke
variiert.
-
Durch
ein herkömmliches
Verfahren kann, im Fall eines Epitaxiewafers die Anzahl von LPDs
jeder Größe in einer
Lichtoptik, einschließlich
aller überschüssiger Substanzen
und Epi-Defekten,
wie unter Verwendung einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfasst, erhalten werden, während
im Fall eines spiegelglatt polierten Wafers die Anzahl von LPDs
jeder Größe in einer
Lichtoptik, einschließlich
aller überschüssiger Substanzen
und eingewachsener Defekte, wie unter Verwendung einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfasst, erhalten werden kann. Jedoch ist es unmöglich, die Defekte usw. entsprechend
den in der Tabelle 1 oder 2 dargestellten Arten zu unterteilen und
zu erfassen.
-
Die
nur unter Verwendung einer Lichtoptik einer zum Untersuchen der
Oberfläche
von Halbleiterwafern gemessene Defektgröße ist eine Standardteilchen-Wandlungsgröße, die
abhängig
von den Formen der Defekte usw. stark von der tatsächlichen
Größe verschieden
sein kann. Demgemäß verbleibt
aus dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit
betreffend die Unterscheidung von Arten von Defekten usw., auf Grundlage
der Defekt größe, ein
Problem. Beim visuellen Erkennungsverfahren durch eine Untersuchungsperson
hängt das Unterscheidungsvermögen stark
von der Kompetenz der Untersuchungsperson für die Aufgabe ab, die nicht stabil
ist, und es ist schwierig, auf Erfordernisse auf höherem Niveau
bei der Untersuchung zukünftiger
Wafer zu reagieren. Ferner wird, wenn Wafer größere Durchmesser aufweisen,
die Möglichkeit
größer, dass
Defekte usw. der Aufmerksamkeit entweichen. Beim visuellen Erkennungsverfahren
durch eine Untersuchungsperson muss als Erstes die Fähigkeit
der Untersuchungsperson abgeschätzt
werden, was zu einer Erhöhung
der Anzahl von Schritten und der Kosten führt.
-
Beim
Verfahren zum Untersuchen der Oberfläche von Halbleiterwafern gemäß dem Ausführungsbeispiel
werden auf Grundlage der unter Verwendung der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfassten Koordinatendaten der LPDs die nur in der Lichtoptik mit
großem
Winkel erfassten LPDs, die nur in der Lichtoptik mit kleinem Winkel
erfassten LPDs und die LPDs mit verschiedenen Werten (bei großem Winkel
erfasste Lichtintensität
oder Standardteilchen-Wandlungsgröße/bei kleinem Winkel erfasste
Lichtintensität
oder Standardteilchen-Wandlungsgröße) ausgewählt. Auf Grundlage der Ergebnisse
der tatsächlichen
zugehörigen
Formen, wie sie tatsächlich
unter Verwendung eines AKM beobachtet wurden, werden die LPDs eingeteilt
und angeordnet, um die Tabellen 1 und 2 zu erstellen. Wenn einmal
die Tabelle 1 oder 2 erstellt ist, ist nur die Organisation der
Standardteilchen-Wandlungsgrößen, wie
in den Lichtoptiken mit kleinem und großem Winkel unter Verwendung
der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfasst, entsprechend der in der Tabelle 1 oder 2 angegebenen Klassifizierung
erforderlich, um überschüssige Substanzen
und Defekte usw. oder Oberflächenfehler
usw. entsprechend ihren Arten einfach und genau zu unterteilen.
-
Da
die Erkennung nicht durch eine Untersuchungsperson ausgeführt wird,
kann die Untersuchung automatisiert werden, so dass sie stabil ausgeführt werden
kann, ohne von den Fähigkeiten
der Untersuchungsperson abzuhängen.
Es ist auch möglich,
Erfordernissen auf höherem
Niveau bei der Untersuchung zukünftiger
Wafer sowie Wafern mit größeren Durchmessern
zu genügen.
Darüber
hinaus ist es nicht erforderlich, die Untersuchungsperson vorab
zu bewerten, was zu wesentlichen Verringerungen bei der Anzahl von
Untersuchungsschritten und der Kosten führt.
-
Beim
Verfahren zum Untersuchen der Oberfläche von Halbleiterwafern gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist der Fall beschrieben, dass eine Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
mit zwei Lichtoptiken für einen
Einfall als Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
verwendet wird, jedoch besteht für
die Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
keine Einschränkung
auf eine solche mit zwei Lichtoptiken für einen Einfall. Bei einem
anderen Ausführungsbeispiel
kann eine Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
mit zwei Lichtoptiken für
zwei Einfallsrichtungen oder eine Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
mit drei Lichtoptiken für
einen Einfall verwendet werden.
-
Wenn
die Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung über mindestens
zwei Lichtoptiken mit verschiedenen Erfassungswinkeln für einfallendes
Licht als zugehöriges
Lichterfassungssystem verfügt,
ist es möglich,
das erfindungsgemäße Verfahren
zum Untersuchen der Oberfläche
von Halbleiterwafern auszuführen.
Unter Verwendung einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
mit zwei Lichtoptiken für
einen Einfall als Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
können
außerdem
die Untersuchungskosten niedrig gehalten werden.
-
Durch
das Verfahren zum Untersuchen der Oberfläche von Halb leiterwafern gemäß dem Ausführungsbeispiel
können
die Arten von Defekten usw. auf einer Waferoberfläche genau
ermittelt werden, so dass das Verfahren nicht nur bei der Erfassung
von Oberflächenfehlern
eines spiegelglatt polierten Halbleiterwafers, der aus einem Einkristall
abgetrennt wurde, angewandt werden kann, sondern auch bei einem
epitaktischen Halbleiterwafer mit vielen Arten von Defekten usw.
und einer kleinen Anzahl von Defekten. Es kann eine qualitative
Bewertung sowohl von epitaktischen Halbleiterwafern mit vielen Defektarten
usw. als auch von spiegelglatt polierten Wafern genau ausgeführt werden.
-
Beispiele und Vergleichsbeispiele
-
Nachfolgend
werden Beispiele für
das erfindungsgemäße Verfahren
zum Untersuchen der Oberfläche von
Halbleiterwafern beschrieben.
-
Beispiel 1
-
- Verwendete Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung:
- SP1-1, hergestellt von TENCOR)
- Zwei Lichtoptiken für
einen Einfall
- Verwendete Probe: epitaktischer Siliciumwafer von 200 mm
- Waferkristallebene (100)
- Epitaxiefilmdicke 6 μm
-
Die
LPDs des epitaktischen Siliciumwafers der Probe wurden unter Verwendung
der obigen Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfasst.
-
Es
wurden die Daten der Koordinaten und die Standardteilchen-Wandlungsgrößen der
in jeder der zwei Lichtoptiken erhaltenen LPDs organisiert, und
die tatsächlichen
Formen der LPDs wurden auf Grundlage der in der Tabelle 1 und der
1 veranschaulichten
Klassifizierung angenommen. Ein Teil der Ergebnisse der Datenverarbeitung
ist in der Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
| Erfassungsergebnisse
durch die Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung | AKM | Ergebnisse |
| Lichtempfangskanal
mit kl. Winkel (nm) | Lichtempf.-kanal m. gr. Winkel
(nm) | Voraussetzen |
| unter
der Erfassungsgrenze | 115 | mikrokristallografischer
Defekt (Versetz., Schatten) | Länge 10 μm·Höhe 3 nm
(Fig. 2) | O |
| unter
der Erfassungsgrenze | 160 | mikrokristallografischer
Defekt (Hügel) | Durchmesser
1 μm × Höhe 20 nm
(Fig. 3) | O |
| 95 | 127 | SF | SF
(Fig. 4) | O |
| 108 | 136 | SF | SF
(Fig. 5) | O |
| 106 | 136 | SF | SF | O |
| 107 | 135 | SF | SF | O |
| 107 | 134 | SF | SF | O |
| 149 | 150 | anhaftendes
Teilchen | anhaftendes
Teilchen (Fig. 6) | O |
| 104 | 111 | anhaft.
Teilchen | anhaft.
Teilchen | O |
| 90 | 118 | SF | SF | O |
| über der
Erfassungsgrenze | über der
Erfassungsgrenze | Anhäufung | Anhäufung·normales
Wachstum (Fig. 7) | |
-
Dann
wurden, auf Grundlage der Koordinatendaten der erhaltenen LPDs die
tatsächlichen
Formen der unter Verwendung der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfassten LPDs tatsächlich
unter Verwendung eines AKM klargestellt, und es wurde beurteilt,
ob die Klassifizierung auf Grundlage der Tabelle 1 und der 1 korrekt
oder falsch war. Die Ergeb nisse sind ebenfalls gemeinsam in der
Tabelle 3 angegeben.
-
In
den 2–9 sind
typische Beispiele von Mikroskop-Fotografien tatsächlicher
Formen von LPDs, wie unter Verwendung eines AKM klargestellt, dargestellt.
In der Tabelle 3 sind, um zu klären,
wozu die in den 2–7 dargestellten
LPDs gehören,
die Figurenzahlen in der AKM-Spalte angegeben. Der in 8 dargestellte
LPD ist ein Beispiel für
LPDs, die in der Tabelle 1 als Unterteilung (B > 160 nm und A < 107 nm) eingeteilt werden sollten,
während
der in 9 dargestellte LPD ein Beispiel von LPDs ist,
die als Unterteilung (andere) in der Tabelle 1 eingeteilt werden
sollten.
-
Beim
Verfahren gemäß dem Beispiel
konnten die LPDs entsprechung ihrer Formen mit einer Wahrscheinlichkeit
von mindestens 90% oder mehr durch ein einfaches Verfahren unter
Verwendung einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
genau eingeteilt werden.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
- Verwendete Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung:
- SFS6220 (hergestellt von TENCOR)
- Eine Lichtoptiken bei einem Einfall
- Verwendete Probe: epitaktischer Siliciumwafer von 200 mm
- Waferkristallebene (100)
- Epitaxiefilmdicke 2,1 μm
-
Die
LPDs des epitaktischen Probe-Siliciumwafers wurden unter Verwendung
der obigen Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfasst.
-
Für das Vergleichsbeispiel
wurde eine Einstellung auf Grundlage der Daten zur Standardteilchen-Wandlungsgröße für die LPDs
unter Verwendung der Laser-Oberflächenuntersuchungsvor richtung
und die Einteilung durch das Verfahren, bei dem Punktlicht hoher
Intensität
in einem Dunkelraum aufgestrahlt wird und Streuungen durch visuelle
Prüfung
erfasst werden, ausgeführt.
Die tatsächlichen
Formen der erfassten LPDs wurden unter Verwendung eines AKM geklärt, und
es wurde beurteilt, ob die Einteilung korrekt oder falsch war. Die
Ergebnisse sind in der Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
| Laser-Oberflächenuntersuchungsvorricht. | visuelle
Prüfung | AKM |
| 0,1 μm > 10 LPDs | keine | 10
SFs (quadratisch mit 3 μm
pro Seite, L-förmig,
U-förmig
und geradlinig) |
| 0,1–0,3 μm 5 LPDs | 3
SFs | 2
SFS (quadratisch mit 3 μm
pro Seite), 1 Vertiefung mit Durchmesserwerten 3,0 μm × 0,2 μm, 1 anormales
Kristallwachstum und 1 anhaftendes Teilchen |
| 0,3 μm < 3 LPDs | 3 überschüss. Subst. | 2 überschüssige Substanzen
von einer Nicht-Epi-Schicht
her und 1 Anhäuf. |
-
Wie
es aus den in der Tabelle 4 angegebenen Ergebnissen ersichtlich
ist, erreichte bei der Einteilung durch visuelle Prüfung die
Erfassungsrate von LPDs als Vorbedingung nur 30% (6 LPDs/18 LPDs),
was deutlich macht, dass schon vor der Einteilung ein Problem bestand.
Außerdem
konnten unter den erfassten LPDs nur ungefähr 50% korrekt eingeteilt werden.
So wurde klargestellt, dass bei visueller Erkennung durch eine Untersuchungsperson
diese Untersuchung instabil war, dass es schwierig war, Erfordernissen
auf höherem
Ni veau für
die Untersuchung zukünftiger
Wafer zu genügen
und dass die Wahrscheinlichkeit, dass Defekte der Aufmerksamkeit
entgehen, größer werden
kann, wenn Wafer größere Durchmesser
aufweisen.
-
Beispiel 1
-
- Verwendete Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung:
- SP-1, hergestellt von TENCOR)
- Zwei Lichtoptiken bei einen Einfall
- Verwendete Probe: spiegelglatt polierter CZ-Siliciumwafer von
200 mm
- Waferkristallebene (100)
-
LPDs
des spiegelglatt polierten CZ-Siliciumwafers der Probe wurden unter
Verwendung der obigen Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfasst.
-
Die
Koordinatendaten und die Standardteilchen-Wandlungsgrößen der
in jeder der zwei Lichtoptiken erhaltenen LPDs wurden organisiert,
und die tatsächlichen
Formen der LPDs wurden auf Grundlage der in der Tabelle 2 angegebenen
Einteilung angenommen. Ein Teil der Ergebnisse der Datenverarbeitung
ist in der Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5
| Erfassungsergebnisse
durch die Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung | AKM | Ergebnisse |
| Lichtempfangskanal
mit kl. Winkel (nm) | Lichtempf.-kanal mit gr. Winkel
(nm) | Voraussetzen |
| unter
der Erfassungsgrenze | 112 | Kratzer
oder s-Vertiefung | Kratzer
mit einer Länge
v. 3 μm
(Fig. 10) | O |
| unter
der Erfassungsgr. | 115 | Kratzer
oder s-Vertiefung | Kratzer | O |
| 98 | 142 | Kratzer
oder s-Vertiefung | s-Vertiefung
(Fig. 11) | O |
| 110 | 149 | Kratzer
oder s-Vertiefung | s-Vertiefung | O |
| 86 | 132 | Kratzer
oder s-Vertiefung | Kratzer | O |
| 91 | unter
der Erfassungsgrenze | in
das Volumen eingewachsener Defekt | keine
Ungleichmäßigkeit
beobachtet | O |
| 88 | unter
der Erfassungsgrenze | in
das Volumen eingewachsener Defekt | keine
Ungleichmäßigkeit
beobachtet | O |
| 132 | 133 | anhaftendes
Teilchen | anhaftendes
Teilchen | O |
| 104 | 109 | anhaftendes
Teilchen | anhaftendes
Teilchen | O |
-
Dann
wurden, auf Grundlage der Koordinatendaten der erhaltenen LPDs die
tatsächlichen
Formen der unter Verwendung der Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
erfassten LPDs tatsächlich
unter Verwendung eines AKM geklärt,
und es wurde beurteilt, ob die Einteilung auf Grundlage der Tabelle
2 korrekt oder falsch war. Die Ergebnisse sind ebenfalls gemeinsam
in der Tabelle 5 angegeben.
-
In
den 10 und 11 sind
typische Beispiele für
Mikroskop-Fotografien
tatsächlicher
Formen von LPDs dargestellt, wie sie unter Verwendung des AKM geklärt wurden.
In der Tabelle 5 sind, um klarzustellen, was die Entsprechung zu
den in den 10 und 11 dargestellten
LPDs ist, die Figurenzahlen in der Spalte AKM enthalten. Beim Verfahren
gemäß dem Beispiel
konnten die LPDs entsprechend ihren Formen mit einer Wahrscheinlichkeit
von mindestens 90% oder mehr durch ein einfaches Verfahren unter
Verwendung einer Laser-Oberflächenuntersuchungsvorrichtung
genau eingeteilt werden.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Dies
kann zu einer Unterteilung genutzt werden, um, abhängig von
Arten, Defekte an und nahe einer Oberfläche eines Halbleiterwafers,
anhaftende Teilchen und dergleichen, die die elektrischen Eigenschaften, wie
die dielektrische Durchschlagsfestigkeit von LSIs und dergleichen,
beeinflussen, die unter Verwendung von Halbleiterwafern hergestellt
wurden, zu erfassen, um die Qualität eines Halbleiterwafers zu
bewerten.