JP2007132949A - Method of detecting defect in semiconductor wafer - Google Patents

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Kazuya Togashi
和也 富樫
Katsuo Nozaki
勝雄 野崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely discriminate an anisotropic defect from an isotropic defect to detect precisely the numbers of the both defects, using a measuring instrument for detecting the defect by scanning a laser beam along a fixed direction on a semiconductor wafer surface, and to precisely discriminate the respective defects different in anisotropy to detect precisely the numbers of the defects in every defect different in the anisotropy. <P>SOLUTION: A scattered beam is measured while changing a relative scanning direction of the beam with respect to a semiconductor wafer by a prescribed angle at a time, using a crystalline direction of a semiconductor constituting the semiconductor wafer as a reference, and measured results in the every change by the prescribed angle at the one time are compared, in this method of the present invention. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウェーハの表面に存在する欠陥を検出する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for detecting defects present on the surface of a semiconductor wafer.

半導体デバイスは半導体ウェーハ上に薄膜を形成する工程を経て作成される。   A semiconductor device is formed through a process of forming a thin film on a semiconductor wafer.

図2(a)は半導体ウェーハとしてシリコン(Si)ウェーハを想定し、シリコンウェーハ基板1の上にエピタキシャル成長層2が形成された後のシリコンウェーハ1′の断面を示している。すなわちCVD装置の炉内で、薄膜の原料ガス、たとえばトリクロルシラン(SiHCl3)がシリコン基板1の表面1aに供給される。そしてトリクロルシランの化学反応によってシリコン基板1の表面1aに同じシリコンの薄膜2がエピタキシャル成長によって形成されていく。   2A shows a cross section of the silicon wafer 1 ′ after the epitaxial growth layer 2 is formed on the silicon wafer substrate 1, assuming a silicon (Si) wafer as the semiconductor wafer. That is, a thin film source gas, for example, trichlorosilane (SiHCl3) is supplied to the surface 1a of the silicon substrate 1 in the furnace of the CVD apparatus. The same silicon thin film 2 is formed on the surface 1a of the silicon substrate 1 by epitaxial growth by the chemical reaction of trichlorosilane.

このようにして原子配列がシリコン基板1と同一の結晶が、基板1上に形成される。エピタキシャル成長層2の表面を2aとする。   In this way, a crystal having the same atomic arrangement as that of the silicon substrate 1 is formed on the substrate 1. The surface of the epitaxial growth layer 2 is 2a.

図3(a)はシリコンウェーハ基板1を上面からみた図であり、シリコンウェーハ基板1を構成するシリコン原子の結晶の配列の様子を模式的に示している。また図3(b)はシリコン結晶の基本格子を示し(100)結晶面の場所を示している。   FIG. 3A is a view of the silicon wafer substrate 1 as viewed from above, and schematically shows the arrangement of silicon atom crystals constituting the silicon wafer substrate 1. FIG. 3B shows the basic lattice of the silicon crystal and shows the location of the (100) crystal plane.

図3(a)に示すように、シリコンウェーハ基板1単体では、シリコンウェーハ表面1aと、シリコン結晶の(100)面とが平行となるような結晶構造となっている。   As shown in FIG. 3A, the silicon wafer substrate 1 alone has a crystal structure in which the silicon wafer surface 1a and the (100) plane of the silicon crystal are parallel to each other.

シリコンウェーハ基板1上に形成されるエピタキシャル成長層2についても図3(a)と同様な原子配列の結晶構造であるものと考えられる。   The epitaxial growth layer 2 formed on the silicon wafer substrate 1 is also considered to have an atomic arrangement crystal structure similar to that shown in FIG.

しかし図2(b)に示すようにシリコンウェーハ1の表面1aに、金属汚染、ゴミ、キズ等の異物3が存在する場合、その異物を核にして、原子配列が図3(a)に示すものと異なる結晶4が成長することがある。これは結晶欠陥の一種であり、積層欠陥(スタッキング・フォルト;SF)と呼ばれている。   However, as shown in FIG. 2B, when a foreign matter 3 such as metal contamination, dust, scratches, etc. is present on the surface 1a of the silicon wafer 1, the atomic arrangement is shown in FIG. Different crystals 4 may grow. This is a kind of crystal defect and is called a stacking fault (stacking fault; SF).

図4(a)は図3(a)に対応させて、エピタキシャル成長層2が形成された後のシリコンウェーハ1′の表面2aを上面からみた図である。また図4(b)はシリコン結晶の基本格子における(110)方向を示している。   FIG. 4A is a view of the surface 2a of the silicon wafer 1 ′ after the epitaxial growth layer 2 is formed, as viewed from the top, corresponding to FIG. 3A. FIG. 4B shows the (110) direction in the basic lattice of the silicon crystal.

図4(a)に示すように積層欠陥4と正常なエピタキシャル成長層2との境界5は、上面からみて略正方形であり一定の方向を向いている。境界5の方向は、シリコン結晶の(110)方向に一致している。   As shown in FIG. 4A, the boundary 5 between the stacking fault 4 and the normal epitaxial growth layer 2 is substantially square when viewed from the top, and faces a certain direction. The direction of the boundary 5 coincides with the (110) direction of the silicon crystal.

図5は図4(a)を45度回転させた状態を示している。   FIG. 5 shows a state where FIG. 4A is rotated by 45 degrees.

図5に示すように、積層欠陥4の境界5のうち特定の方向の境界線5aに沿って、非常に細長い、つまり異方性の顕著なピット6が発生することがある。   As shown in FIG. 5, pits 6 that are extremely elongated, that is, have remarkable anisotropy, may occur along the boundary 5 a in a specific direction among the boundaries 5 of the stacking fault 4.

ピット6は耐圧不良等を招き半導体デバイスの不良の原因となる。このためシリコンウェーハ1′の表面2aに存在するピット6の有無、数を計測して、計測結果に基づき、不良なシリコンウェーハを除去することが必要になる。また計測結果から不良の原因を突きとめシリコンウェーハの歩留まりを高める必要がある。   The pit 6 causes a breakdown voltage failure and the like and causes a semiconductor device failure. For this reason, it is necessary to measure the presence / absence and number of pits 6 present on the surface 2a of the silicon wafer 1 'and remove the defective silicon wafer based on the measurement result. Moreover, it is necessary to identify the cause of the defect from the measurement result and increase the yield of the silicon wafer.

そこで従来より、パーティクルカウンタを用いてシリコンウェーハ1′の表面2aに存在するピット6の数を計測するようにしている。   Therefore, conventionally, the number of pits 6 existing on the surface 2a of the silicon wafer 1 'is measured using a particle counter.

パーティクルカウンタは、シリコンウェーハ1′の表面2aでレーザ光を一定方向に走査して、表面2aで反射した散乱光の強度を測定して、表面2aに存在するピット6の有無を検出するものであり、表面2aの全体にわたってレーザ光を走査したときの計測結果から、シリコンウェーハ1′の表面2aに存在するピット6の数をカウントすることができる。   The particle counter scans laser light in a certain direction on the surface 2a of the silicon wafer 1 ', measures the intensity of scattered light reflected on the surface 2a, and detects the presence or absence of pits 6 present on the surface 2a. The number of pits 6 existing on the surface 2a of the silicon wafer 1 'can be counted from the measurement result when the laser beam is scanned over the entire surface 2a.

ところが従来はレーザ光を走査する方向が定まっておらず、同一のシリコンウェーハ1′を試料として使用したとしても、計測の結果得られるピット6の数が、計測する人間によってばらつくことがあった。すなわちシリコンウェーハ1′の表面2aにおける欠陥の計測を安定して高感度で行うことができなかった。   However, conventionally, the scanning direction of the laser beam is not fixed, and even if the same silicon wafer 1 ′ is used as a sample, the number of pits 6 obtained as a result of measurement may vary depending on the person to be measured. That is, the measurement of defects on the surface 2a of the silicon wafer 1 'cannot be stably performed with high sensitivity.

またシリコンウェーハ1′の表面に存在する欠陥には、上述したピット6のような異方性を有した欠陥もあり、また円形の突起のような等方性を有した欠陥もある。   Further, the defects present on the surface of the silicon wafer 1 ′ include defects having anisotropy such as the pits 6 described above and defects having isotropic properties such as circular protrusions.

しかしながらパーティクルカウンタという計測器は本来、上述したように欠陥に反射したときの散乱光の強度から、欠陥の有無を検出するものでしかなく、異方性を有した欠陥と等方性を有した欠陥を識別することまではできなかった。   However, a measuring instrument called a particle counter originally only detects the presence or absence of a defect from the intensity of scattered light when reflected by the defect as described above, and was isotropic with a defect having anisotropy. I couldn't identify the defect.

また従来は、ウェーハに対してレーザ光を走査する方向が定まっていなかったことから、ある方向にレーザ光を走査したときには、等方性を有した欠陥を精度よく検出することができるものの、異方性を有した結果についてはこれを見逃し精度よく検出することができないことがあった。   Conventionally, since the direction in which the laser beam is scanned with respect to the wafer has not been determined, an isotropic defect can be accurately detected when the laser beam is scanned in a certain direction. In some cases, the results having the direction were overlooked and could not be detected accurately.

このように従来にあっては、異方性を有した欠陥と等方性を有した欠陥とを識別することはできず、レーザ光を走査する方向によっては、異方性を有した欠陥を見逃してしまうことがあった、本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、パーティクルカウンタのように、半導体ウェーハ表面でレーザ光を一定方向に走査することによって欠陥を検出する計測器を用いて、異方性を有した欠陥と等方性を有した欠陥とを高精度に識別して、両者の欠陥の数を高精度に検出できるようにすることを第1の解決課題とするものである。   Thus, in the prior art, it is impossible to distinguish between an anisotropic defect and an isotropic defect, and depending on the direction in which the laser beam is scanned, an anisotropic defect may be detected. The present invention has been made in view of such a situation, and a measuring instrument that detects defects by scanning a laser beam in a certain direction on the surface of a semiconductor wafer, such as a particle counter, is used. The first problem to be solved is to identify defects having anisotropy and isotropic defects with high accuracy and to detect the number of both defects with high accuracy. It is.

またパーティクルカウンタという計測器は本来、上述したように欠陥に反射したときの散乱光の強度から、欠陥の有無を検出するものでしかなく、異方性が異なる各種の欠陥を識別することまではできなかった。   In addition, the measuring instrument called a particle counter originally only detects the presence / absence of a defect from the intensity of scattered light when reflected by the defect as described above, until it identifies various defects with different anisotropy. could not.

そこで本発明は、パーティクルカウンタのように、半導体ウェーハ表面でレーザ光を一定方向に走査することによって欠陥を検出する計測器を用いて、異方性が異なる各欠陥を高精度に識別して、異方性の異なる欠陥毎に欠陥の数を高精度に検出できるようにすることを第2の解決課題とするものである。   Therefore, the present invention uses a measuring device that detects defects by scanning laser light in a certain direction on the surface of a semiconductor wafer, such as a particle counter, to accurately identify each defect having different anisotropy, A second problem to be solved is to enable the number of defects to be detected with high accuracy for each defect having different anisotropy.

そこで第1発明は、第1、第2の解決課題を達成するために、
半導体ウェーハの表面で光を一定方向に走査し散乱光を測定することにより、半導体ウェーハの表面に存在する欠陥を検出する半導体ウェーハの欠陥検出方法において、
前記半導体ウェーハを構成する半導体の結晶の方向を基準にして、所定角度ずつ半導体ウェーハに対する光の相対的な走査方向を変化させつつ、散乱光を測定し、
前記所定角度ずつ変化させる毎に得られた測定結果を比較すること
を特徴とする。
Therefore, the first invention achieves the first and second solving problems,
In the semiconductor wafer defect detection method for detecting defects existing on the surface of the semiconductor wafer by scanning the light in a certain direction on the surface of the semiconductor wafer and measuring the scattered light,
Measuring the scattered light while changing the relative scanning direction of the light with respect to the semiconductor wafer by a predetermined angle with respect to the direction of the semiconductor crystal constituting the semiconductor wafer,
The measurement results obtained each time the predetermined angle is changed are compared.

第2発明は、第1発明において、
前記所定角度ずつ変化させる毎に得られた測定結果を比較することにより、等方性を有した欠陥と異方性を有した欠陥とを識別すること
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
By comparing the measurement results obtained each time the predetermined angle is changed, an isotropic defect and an anisotropy defect are identified.

第3発明は、第1発明において、
前記所定角度ずつ変化させる毎に得られた測定結果を比較することにより、異方性が異なる各欠陥を識別すること
を特徴とする。
The third invention is the first invention,
Each defect having different anisotropy is identified by comparing measurement results obtained each time the predetermined angle is changed.

第4発明は、第1乃至第3発明において、
前記光の相対的な走査方向は、2方向であること
を特徴とする。
The fourth invention is the first to third invention,
The relative scanning direction of the light is two directions.

第5発明は、第1乃至第3発明において、
前記光の相対的な走査方向は、欠陥で反射する散乱光の強度が最大となるような走査方向を含むこと
を特徴とする。
A fifth invention is the first to third invention,
The relative scanning direction of the light includes a scanning direction in which the intensity of scattered light reflected by the defect is maximized.

すなわち図7(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、半導体ウェーハ1′を構成する半導体の結晶の方向を基準にして、所定角度ずつ半導体ウェーハ1′に対する光の相対的な走査方向を変化させつつ、散乱光を測定する。そして所定角度ずつ変化させる毎に得られた測定結果を比較することにより、等方性を有した欠陥と異方性を有した欠陥とを識別する。   That is, as shown in FIGS. 7 (a), (b), (c), and (d), with respect to the direction of the semiconductor crystal constituting the semiconductor wafer 1 ', the light beam is incident on the semiconductor wafer 1' by a predetermined angle. The scattered light is measured while changing the relative scanning direction. Then, by comparing the measurement results obtained every time the angle is changed by a predetermined angle, the defect having isotropic property and the defect having anisotropy are identified.

これによりパーティクルカウンタのように、半導体ウェーハ表面2aでレーザ光を一定方向に走査することによって欠陥を検出する計測器を用いて、異方性を有した欠陥と等方性を有した欠陥とを高精度に識別でき、両者の欠陥の数を高精度に検出することができるようになる。   Thereby, using a measuring device that detects defects by scanning laser light in a certain direction on the surface 2a of the semiconductor wafer, such as a particle counter, defects having anisotropy and defects having anisotropy are removed. It can be identified with high accuracy, and the number of defects of both can be detected with high accuracy.

また、異方性が異なる各種欠陥を高精度に識別でき、異方性が異なる欠陥毎に欠陥の数を高精度に検出することができるようになる。   In addition, various defects having different anisotropies can be identified with high accuracy, and the number of defects can be detected with high accuracy for each defect having different anisotropy.

以下図面を参照して本発明に係る半導体ウェーハの欠陥検出方法の実施の形態について説明する。   Embodiments of a defect detection method for a semiconductor wafer according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお以下に説明する実施形態では、半導体ウェーハとしてシリコンウェーハを想定し図2(a)で説明したように、エピタキシャル成長後のシリコンウェーハ1′の表面2aに存在する積層欠陥4を、パーティクルカウンタを用いて検出する場合を想定する。なおパーティクルカウンタとして、たとえば商品名「WIS−CR82」、「SFS6220」の装置を使用することができる。   In the embodiment described below, a silicon wafer is assumed as the semiconductor wafer, and as described with reference to FIG. 2A, the stacking fault 4 existing on the surface 2a of the silicon wafer 1 ′ after the epitaxial growth is detected using a particle counter. It is assumed that it is detected. As the particle counter, for example, devices having trade names “WIS-CR82” and “SFS6220” can be used.

・第1の実施形態
図1は図5に対応する図でありシリコンウェーハ1′を図5に示す状態から反時計回りに90゜回転させた状態を示している。
First Embodiment FIG. 1 is a view corresponding to FIG. 5 and shows a state in which the silicon wafer 1 ′ is rotated 90 ° counterclockwise from the state shown in FIG.

すなわちシリコンウェーハ1′の表面2aには、積層欠陥4が存在する。この積層欠陥4と正常なエピタキシャル成長層2との境界5は、上面からみて略正方形であり一定の方向を向いている。境界5の方向は、シリコン結晶の(110)方向に一致している。つまり境界5はシリコン結晶の方向を基準とした一定の方向に存在する。   That is, the stacking fault 4 exists on the surface 2a of the silicon wafer 1 '. The boundary 5 between the stacking fault 4 and the normal epitaxial growth layer 2 is substantially square when viewed from the top and faces in a certain direction. The direction of the boundary 5 coincides with the (110) direction of the silicon crystal. That is, the boundary 5 exists in a certain direction with respect to the direction of the silicon crystal.

積層欠陥4の境界5のうち特定の方向の境界線5aに沿って、非常に細長い、つまり異方性の顕著なピット6が発生する。つまりピット6の長手方向は、シリコン結晶の方向を基準とした一定の方向に一致する。   A very elongated pit 6 having a remarkable anisotropy is generated along a boundary 5a in a specific direction among the boundaries 5 of the stacking fault 4. That is, the longitudinal direction of the pit 6 coincides with a certain direction with respect to the direction of the silicon crystal.

ここでシリコンウェーハ1′には、シリコン結晶の方向(結晶方位)を特定して示すノッチ2bが付与されている。そしてピット6の長手方向は、シリコン結晶方位に対して45゜だけ傾斜させた方向に一致している。一方レーザ光Lの走査方向は固定されている。したがってシリコンウェーハ1′を回転させてノッチ2bの位置を変化させれば、シリコン結晶方位に対するレーザ走査方向が変化しこれに応じてピット6の長手方向に対するレーザ走査方向が変化する。   Here, the silicon wafer 1 ′ is provided with a notch 2 b that indicates the direction (crystal orientation) of the silicon crystal. The longitudinal direction of the pits 6 coincides with the direction inclined by 45 ° with respect to the silicon crystal orientation. On the other hand, the scanning direction of the laser beam L is fixed. Therefore, if the position of the notch 2b is changed by rotating the silicon wafer 1 ', the laser scanning direction with respect to the silicon crystal orientation changes, and the laser scanning direction with respect to the longitudinal direction of the pit 6 changes accordingly.

したがってノッチ2bを目印にして境界線5aの方向つまりピット6の長手方向に、レーザ光Lが走査するようシリコンウェーハ1′を位置決めすることができる。具体的には図5に示すようにレーザ光Lの走査方向を図中左向きに固定すると、標準状態ではノッチ2bはシリコンウェーハ1′の図中上側に位置されている。これをシリコンウェーハ1′が「0゜」に位置決めされている状態と定義する。そしてこの標準状態から反時計回りにシリコンウェーハ1′を90゜ずつ回転させたときの位置(レーザ光の走査方向を固定したまま)を、それぞれ「90゜」、「180゜」、「270゜」の位置とする。図1は図5の「0゜」の標準位置からシリコンウェーハ1′を「90゜」の位置に変化させた状態を示している。   Accordingly, the silicon wafer 1 ′ can be positioned so that the laser beam L scans in the direction of the boundary line 5 a, that is, the longitudinal direction of the pit 6 with the notch 2 b as a mark. Specifically, as shown in FIG. 5, when the scanning direction of the laser beam L is fixed to the left in the figure, the notch 2b is positioned on the upper side of the silicon wafer 1 ′ in the standard state. This is defined as a state in which the silicon wafer 1 ′ is positioned at “0 °”. The positions when the silicon wafer 1 'is rotated by 90 ° counterclockwise from this standard state (with the scanning direction of the laser beam fixed) are “90 °”, “180 °”, “270 °”, respectively. ”Position. FIG. 1 shows a state in which the silicon wafer 1 ′ is changed from the standard position “0 °” in FIG. 5 to the position “90 °”.

このようにシリコンウェーハ1′を「90゜」の位置に位置決めして、パーティクルカウンタから出射されるレーザ光Lの走査方向を、ピット6の長手方向に一致させる。   In this way, the silicon wafer 1 ′ is positioned at the “90 °” position so that the scanning direction of the laser light L emitted from the particle counter coincides with the longitudinal direction of the pit 6.

パーティクルカウンタを作動させると、パーティクルカウンタから出射されたレーザ光Lは、ピット6の長手方向に沿って走査する。   When the particle counter is operated, the laser light L emitted from the particle counter scans along the longitudinal direction of the pit 6.

レーザ光Lがピット6の長手方向に沿って走査するためピット6で反射して散乱する散乱光の強度は最大となり、ピット6を高感度で検出することができる。   Since the laser light L scans along the longitudinal direction of the pit 6, the intensity of the scattered light reflected and scattered by the pit 6 becomes maximum, and the pit 6 can be detected with high sensitivity.

パーティクルカウンタから出射されたレーザ光Lは、シリコンウェーハ1′の表面2aの全面にわたり走査する。このためシリコンウェーハ1′の表面2aの全体にわたってレーザ光Lを走査した結果から、シリコンウェーハ1′の表面2aに存在するピット6の数を高精度に計測することができる。   The laser beam L emitted from the particle counter scans the entire surface 2a of the silicon wafer 1 ′. For this reason, from the result of scanning the laser beam L over the entire surface 2a of the silicon wafer 1 ', the number of pits 6 existing on the surface 2a of the silicon wafer 1' can be measured with high accuracy.

以上のように本第1の実施形態によれば、シリコンウェーハ1′の表面2aに存在するピット6の検出を、安定して高感度で行うことができるようになる。   As described above, according to the first embodiment, the detection of the pits 6 existing on the surface 2a of the silicon wafer 1 'can be stably performed with high sensitivity.

・第2の実施形態
上述した第1の実施形態では、レーザ光Lの走査方向とピット6の長手方向を一致させている。
Second Embodiment In the first embodiment described above, the scanning direction of the laser light L and the longitudinal direction of the pits 6 are matched.

しかし必ずしもレーザ光Lの走査方向とピット6の長手方向を一致させている必要はなく、図6に示すようにシリコンウェーハ1′を構成するシリコン結晶の方向を基準とする一定方向L1またはL2方向またはL3方向に、レーザ光を走査するものであればよい。つまりピット6の長手方向に対して一定の角度を有した方向にレーザ光を走査してもよい。   However, the scanning direction of the laser beam L and the longitudinal direction of the pits 6 do not necessarily coincide with each other, and as shown in FIG. 6, a constant direction L1 or L2 direction based on the direction of the silicon crystal constituting the silicon wafer 1 '. Or what is necessary is just to scan a laser beam to L3 direction. That is, the laser beam may be scanned in a direction having a certain angle with respect to the longitudinal direction of the pit 6.

ただし、L3にて示すように、レーザ光の走査方向がピット6の幅方向に一致する場合には、散乱光の強度が弱くなり場合によってはパーティクルカウンタの検出限界以下になるおそれがある。   However, as indicated by L3, when the scanning direction of the laser light coincides with the width direction of the pit 6, the intensity of the scattered light becomes weak and in some cases, the detection limit of the particle counter may be exceeded.

以上のように本第2の実施形態によれば、シリコンウェーハ1′を構成するシリコン結晶の方向を基準とする一定方向に、レーザ光を走査しているので、シリコンウェーハ1′の表面2aに存在するピット6の検出を、安定して行うことができるようになる。   As described above, according to the second embodiment, since the laser beam is scanned in a fixed direction with respect to the direction of the silicon crystal constituting the silicon wafer 1 ′, the surface 2 a of the silicon wafer 1 ′ is scanned. The existing pit 6 can be detected stably.

・第3の実施形態
つぎに、シリコンウェーハ1′の表面2aに、上述したピット6のような異方性を有した欠陥と、略円形の突起のような等方性を有した欠陥とが混在して存在する場合に好適な計測方法について説明する。
Third Embodiment Next, a defect having anisotropy such as the above-described pit 6 and a defect having isotropic property such as a substantially circular protrusion are formed on the surface 2a of the silicon wafer 1 ′. A measurement method suitable for the case where both exist together will be described.

図7(a)、(b)、(c)、(d)は、シリコンウェーハ1′を「0゜」、「90゜」、「180゜」、「270゜」の位置に順次位置決めして、シリコンウェーハ1′に対する相対的なレーザ走査方向を順次90゜づつ変化させたときの計測結果をそれぞれ示している。図7(a)〜(d)に示すようにシリコンウェーハ表面2aの各位置は、X−Y座標系の座標位置で特定される。図7(a)〜(d)に示される黒丸は、シリコンウェーハ表面2aの各座標位置に存在する欠陥を示している。   7 (a), (b), (c) and (d), the silicon wafer 1 'is sequentially positioned at the positions "0 °", "90 °", "180 °" and "270 °". The measurement results when the relative laser scanning direction with respect to the silicon wafer 1 ′ is sequentially changed by 90 ° are shown. As shown in FIGS. 7A to 7D, each position of the silicon wafer surface 2a is specified by a coordinate position in the XY coordinate system. Black circles shown in FIGS. 7A to 7D indicate defects present at the respective coordinate positions of the silicon wafer surface 2a.

上述したように異方性を有したピット6は、レーザ光Lがピット6の長手方向に沿って走査されているとき、つまりシリコンウェーハ1′が「90゜」、「270゜」に位置決めされているときに、散乱光の強度が強くなり高感度に検出することができる。これに対してレーザ光Lがピット6の幅方向に沿って走査されているとき、つまりシリコンウェーハ1′が「0゜」、「180゜」に位置決めされているときには、散乱光の強度が弱くなり高感度で検出できなくなる。   As described above, the pit 6 having anisotropy is positioned when the laser beam L is scanned along the longitudinal direction of the pit 6, that is, the silicon wafer 1 ′ is positioned at “90 °” or “270 °”. The intensity of the scattered light becomes strong and can be detected with high sensitivity. On the other hand, when the laser beam L is scanned along the width direction of the pit 6, that is, when the silicon wafer 1 'is positioned at "0 °" or "180 °", the intensity of the scattered light is weak. It becomes impossible to detect with high sensitivity.

これに対して等方性を有した欠陥は、シリコンウェーハ1′が「0゜」、「90゜」、「180゜」、「270゜」のいずれの位置に位置決めされた場合であっても、同等の感度で検出される。   On the other hand, the defect having isotropicity is a case where the silicon wafer 1 ′ is positioned at any position of “0 °”, “90 °”, “180 °”, “270 °”. , Detected with equivalent sensitivity.

以上のことから図7(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、「90゜」で計測された欠陥(図7(b))、「270゜」で計測された欠陥(図7(d))から、「0゜」で計測された欠陥(図8(a))、「180゜」で計測された欠陥(図7(c))を取り除いた欠陥が、異方性を有した欠陥つまりピット6であり、それ以外の欠陥が等方性を有した欠陥であると識別することができる。   From the above, as shown in FIGS. 7 (a), (b), (c) and (d), the defect measured at “90 °” (FIG. 7 (b)) and measured at “270 °”. The defect obtained by removing the defect measured at “0 °” (FIG. 8A) and the defect measured at “180 °” (FIG. 7C) from the defect (FIG. 7D) It is possible to identify that the defect has anisotropy, that is, the pit 6 and the other defect is an isotropic defect.

以上のよに本第3の実施形態によれば、パーティクルカウンタのように、半導体ウェーハ1′の表面2aでレーザ光Lを一定方向に走査することによって欠陥を検出する計測器を用いて、異方性を有した欠陥と等方性を有した欠陥とを高精度に識別することが可能となり、両者の欠陥の数を高精度に検出できるようになる。   As described above, according to the third embodiment, a measuring instrument that detects defects by scanning the laser beam L in a certain direction on the surface 2a of the semiconductor wafer 1 ', such as a particle counter, is used. It becomes possible to discriminate between the defect having the isotropic property and the defect having the isotropic property with high accuracy, and the number of both defects can be detected with high accuracy.

・第4の実施形態
上述した第3の実施形態では、異方性の顕著なピット6と等方性を有した欠陥とを識別する場合を想定したが、異方性の強弱、対称性の異なる欠陥同士であれば、これらの欠陥同士を同様な方法で識別することができ、ウェーハ表面に存在する各種類の結晶欠陥を分類することが可能になる。
Fourth Embodiment In the third embodiment described above, it is assumed that pits 6 with significant anisotropy are identified from defects having isotropic properties. If they are different defects, these defects can be identified by a similar method, and each type of crystal defect existing on the wafer surface can be classified.

すなわち第3の実施形態と同様の方法を適用して、異方性の強弱、異方性の対称性等が異なる各種類の欠陥を識別でき、異方性が異なる欠陥毎に、その欠陥の数を高精度に検出することができる。   That is, by applying the same method as that of the third embodiment, it is possible to identify each type of defect having different anisotropy strength and anisotropy symmetry, and for each defect having different anisotropy, The number can be detected with high accuracy.

・第5の実施形態
シリコンウェーハ1′の表面2aには、サイズが異なる各欠陥が顕れる。
Fifth Embodiment Each defect having a different size appears on the surface 2a of the silicon wafer 1 ′.

欠陥のサイズを「散乱サイズ」で定義し、3種類の欠陥A、B、Cを、パーティクルカウンタを用いて検出したときのグラフを図8に示す。   FIG. 8 shows a graph when the defect size is defined by “scattering size” and three types of defects A, B, and C are detected using a particle counter.

この第5の実施形態では、第1の実施形態と同様にシリコンウェーハ1′を「90゜」の位置に位置決めして計測した。   In the fifth embodiment, measurement was performed by positioning the silicon wafer 1 ′ at a position of “90 °” as in the first embodiment.

図8において横軸はシリコンウェーハ1′の表面2aの各欠陥を特定する番号を示しており、各欠陥に番号1、2、3…を付与している。図8の縦軸は散乱サイズ(um)を示し、散乱光の強度に対応している。   In FIG. 8, the abscissa indicates a number for identifying each defect on the surface 2a of the silicon wafer 1 ', and numbers 1, 2, 3,. The vertical axis in FIG. 8 indicates the scattering size (um) and corresponds to the intensity of the scattered light.

このようにシリコンウェーハ1′を「90゜」に位置決めして、レーザ光Lをシリコン結晶方位を基準とする特定の方向(ピット6の長手方向)に沿って走査すると、それぞれ異なる散乱強度が測定される。この測定結果から、それぞれ異なる散乱サイズの欠陥A、B、Cを識別し分類することができる。具体的には欠陥Aの平均散乱サイズは1.80umとなり、欠陥Bの平均散乱サイズは1.25umとなり、欠陥Cの平均散乱サイズは1.05umとなった。これは顕微鏡を用いて測定したサイズと一致した。   Thus, when the silicon wafer 1 'is positioned at "90 °" and the laser beam L is scanned along a specific direction (longitudinal direction of the pit 6) based on the silicon crystal orientation, different scattering intensities are measured. Is done. From this measurement result, defects A, B, and C having different scattering sizes can be identified and classified. Specifically, the average scattering size of defect A was 1.80 μm, the average scattering size of defect B was 1.25 μm, and the average scattering size of defect C was 1.05 μm. This was consistent with the size measured using a microscope.

なお本実施形態ではサイズが異なる各種類の欠陥A、B、Cを識別しているが、形状が異なる各種欠陥を同様にして識別することができる。   In the present embodiment, the types of defects A, B, and C having different sizes are identified, but various types of defects having different shapes can be identified in the same manner.

以上のように本実施形態によれば、サイズまたは形状が異なる各種類の欠陥を識別でき、サイズ毎に、あるいは形状毎に、その欠陥の数を高精度に検出することができる。   As described above, according to the present embodiment, each type of defect having a different size or shape can be identified, and the number of defects can be detected with high accuracy for each size or for each shape.

・第6の実施形態
ところで、上述した第1の実施形態では、シリコン結晶方位を基準にしてピット6の長手方向を定め、このピット6の長手方向に沿ってレーザ光Lが走査するようシリコンウェーハ1′を位置決めして、ピット6を高感度で検出するようにしている。しかし、シリコン結晶方位を基準にするのではなく、実際にウェーハ表面を観察した結果からピット6の長手方向を定めてもよい。また、この方法は、シリコンウェーハの表面に発生したスクラッチキズ、加工キズなどのキズを検出する場合にも適用することができる。以下「欠陥」とは、キズやピット6などの結晶欠陥を含む意味で使用する。
By the way, in the first embodiment described above, the silicon wafer is set so that the longitudinal direction of the pit 6 is determined based on the silicon crystal orientation and the laser light L is scanned along the longitudinal direction of the pit 6. 1 'is positioned to detect the pit 6 with high sensitivity. However, instead of using the silicon crystal orientation as a reference, the longitudinal direction of the pits 6 may be determined from the result of actually observing the wafer surface. This method can also be applied to detecting scratches such as scratches and processing scratches generated on the surface of the silicon wafer. Hereinafter, the term “defect” is used to include crystal defects such as scratches and pits 6.

すなわち、まずエピタキシャル成長層2が積層されていないシリコンウェーハ1あるいはエピタキシャル成長層2が積層されたシリコンウェーハ1′の表面を顕微鏡等で観察して、表面で発生した欠陥(キズやピット6など)の長手方向を特定する。具体的には、顕微鏡の観察結果から、ノッチ2bに対して欠陥の長手方向がいずれの角度だけ傾斜しているのかを測定する。そして、この特定された欠陥の長手方向に沿って、レーザ光Lが走査するようシリコンウェーハ1あるいは1′を位置決めする。   That is, first, the surface of the silicon wafer 1 on which the epitaxial growth layer 2 is not laminated or the surface of the silicon wafer 1 ′ on which the epitaxial growth layer 2 is laminated is observed with a microscope or the like, and the length of defects (scratches, pits 6, etc.) generated on the surface is observed. Identify the direction. Specifically, from the observation result of the microscope, it is measured which angle the longitudinal direction of the defect is inclined with respect to the notch 2b. Then, the silicon wafer 1 or 1 'is positioned so that the laser beam L scans along the longitudinal direction of the identified defect.

つぎに、パーティクルカウンタを作動させ、パーティクルカウンタから出射されたレーザ光Lを、欠陥の長手方向に沿って走査させる。   Next, the particle counter is operated, and the laser beam L emitted from the particle counter is scanned along the longitudinal direction of the defect.

レーザ光Lが欠陥の長手方向に沿って走査するため欠陥で反射して散乱する散乱光の強度は最大となり、欠陥を高感度で検出することができる。   Since the laser light L scans along the longitudinal direction of the defect, the intensity of the scattered light reflected and scattered by the defect is maximized, and the defect can be detected with high sensitivity.

パーティクルカウンタから出射されたレーザ光Lは、シリコンウェーハ1あるいは1′の表面の全面にわたり走査する。このためシリコンウェーハ1あるいは1′の表面の全体にわたってレーザ光Lを走査した結果から、シリコンウェーハ1あるいは1′の表面に存在する欠陥の数を高精度に計測することができる。   The laser beam L emitted from the particle counter scans the entire surface of the silicon wafer 1 or 1 '. Therefore, the number of defects existing on the surface of the silicon wafer 1 or 1 ′ can be measured with high accuracy from the result of scanning the laser beam L over the entire surface of the silicon wafer 1 or 1 ′.

以上のように本第6の実施形態によれば、シリコンウェーハ1あるいは1′の表面に存在する欠陥の検出を、安定して高感度で行うことができるようになる。   As described above, according to the sixth embodiment, it is possible to stably detect defects present on the surface of the silicon wafer 1 or 1 'with high sensitivity.

以上説明した各実施形態では、シリコンウェーハを想定したが、本発明としては半導体であれば他の材料のウェーハにも適用することができる。たとえば半導体材料としてGaAs(ガリウム砒素)、Ge(ゲルマニウム)を使用する場合にも適用することができる。   In each of the embodiments described above, a silicon wafer is assumed, but the present invention can also be applied to wafers of other materials as long as it is a semiconductor. For example, the present invention can also be applied when using GaAs (gallium arsenide) or Ge (germanium) as a semiconductor material.

図1は実施形態のシリコンウェーハを示す上面図である。FIG. 1 is a top view showing a silicon wafer according to an embodiment. 図2(a)、(b)はシリコンウェーハの断面図である。2A and 2B are cross-sectional views of the silicon wafer. 図3(a)はシリコンウェーハの上面図で図3(b)はシリコン基本格子を示す斜視図である。FIG. 3A is a top view of the silicon wafer, and FIG. 3B is a perspective view showing a silicon basic lattice. 図4(a)はシリコンウェーハ表面に存在する積層欠陥の境界を示す図で、図4(b)は積層欠陥の境界の方向とシリコン基本格子の関係を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing a boundary between stacking faults existing on the surface of the silicon wafer, and FIG. 4B is a diagram showing a relationship between the direction of the stacking fault boundary and the silicon basic lattice. 図5はシリコンウェーハ表面に存在する積層欠陥の境界に顕れるピットを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing pits appearing at the boundary of stacking faults existing on the silicon wafer surface. 図6のシリコンウェーハの位置決めの基準となるピットを示す図である。It is a figure which shows the pit used as the reference | standard of positioning of the silicon wafer of FIG. 図7(a)、(b)、(c)、(d)はシリコンウェーハを各位置に位置決めしたときにウェーハ表面で検出される各欠陥を示す図である。FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D are views showing defects detected on the wafer surface when the silicon wafer is positioned at each position. 図8はシリコンウェーハ表面に存在する各欠陥をサイズごとに識別されることを示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing that each defect present on the silicon wafer surface is identified by size.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコン基板
2 エピタキシャル成長層
1′ シリコンウェーハ
6 ピット
1 Silicon substrate 2 Epitaxial growth layer 1 'Silicon wafer 6 Pit

Claims (5)

半導体ウェーハの表面で光を一定方向に走査し散乱光を測定することにより、半導体ウェーハの表面に存在する欠陥を検出する半導体ウェーハの欠陥検出方法において、
前記半導体ウェーハを構成する半導体の結晶の方向を基準にして、所定角度ずつ半導体ウェーハに対する光の相対的な走査方向を変化させつつ、散乱光を測定し、
前記所定角度ずつ変化させる毎に得られた測定結果を比較すること
を特徴とする半導体ウェーハの欠陥検出方法。
In the semiconductor wafer defect detection method for detecting defects existing on the surface of the semiconductor wafer by scanning light in a certain direction on the surface of the semiconductor wafer and measuring scattered light,
Measuring the scattered light while changing the relative scanning direction of the light with respect to the semiconductor wafer by a predetermined angle with respect to the direction of the semiconductor crystal constituting the semiconductor wafer,
A defect detection method for a semiconductor wafer, comprising comparing the measurement results obtained each time the predetermined angle is changed.
前記所定角度ずつ変化させる毎に得られた測定結果を比較することにより、等方性を有した欠陥と異方性を有した欠陥とを識別すること
を特徴とする請求項1記載の半導体ウェーハの欠陥検出方法。
2. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein a defect having isotropy and a defect having anisotropy are identified by comparing measurement results obtained each time the predetermined angle is changed. Defect detection method.
前記所定角度ずつ変化させる毎に得られた測定結果を比較することにより、異方性が異なる各欠陥を識別すること
を特徴とする請求項1記載の半導体ウェーハの欠陥検出方法。
The defect detection method for a semiconductor wafer according to claim 1, wherein each defect having different anisotropy is identified by comparing measurement results obtained each time the predetermined angle is changed.
前記光の相対的な走査方向は、2方向であること
を特徴とする請求項1乃至3記載の半導体ウェーハの欠陥検出方法。
The defect detection method for a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the relative scanning direction of the light is two directions.
前記光の相対的な走査方向は、欠陥で反射する散乱光の強度が最大となるような走査方向を含むこと
を特徴とする請求項1乃至3記載の半導体ウェーハの欠陥検出方法。
The defect detection method for a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the relative scanning direction of the light includes a scanning direction in which the intensity of scattered light reflected by the defect is maximized.
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