CN101933130B - 硅晶圆的缺陷检查装置及其缺陷检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供硅晶圆的缺陷检查装置及其缺陷检查方法。该硅晶圆的缺陷检查装置包括：红外光照明部件，其根据上述硅晶圆的电阻率的值来调节光量，用于照明上述硅晶圆；拍摄部，其由对红外光具有灵敏度的线传感器阵列构成，用于拍摄上述硅晶圆。

Description

硅晶圆的缺陷检查装置及其缺陷检查方法

技术领域

本发明涉及硅晶圆的缺陷检查，特别是涉及通过透射光照明来检测存在于表面或内部的缺陷的缺陷检查。

背景技术

在半导体制造所采用的硅晶圆(以下称作“晶圆”)的检查过程中，用于检查晶圆表面的缺陷的表面检查是很重要的，为了使不良率为零，需要细心注意地检查。另一方面，以往不太考虑晶圆内部的缺陷。

在制造晶圆时，存在于硅锭(ingot)中的几十μm～几百μm的缺陷(裂纹、针孔或气泡)在被切割时会保持原样地残留在晶圆的表面或内部。在表面出现这些缺陷的情况下，能够利用表面用缺陷检查装置检测，但在晶圆内部残留有这些缺陷的情况下，无法利用表面检查用的缺陷检查装置检测。

由于这样的存在于晶圆内部的裂纹、针孔或者气泡等缺陷，有可能影响半导体装置的性能，寻求一种能够检查出晶圆内部的缺陷的透射检查。

通常，晶圆的透射检查采用红外光照明来进行。在将波长1100nm以上的红外光投射到晶圆上时，该光透射晶圆，能够利用该透射光来检查存在于晶圆内部的缺陷。

但是，对于电阻率的值为1Ω·cm以下的低电阻晶圆，透射的红外光的量会根据电阻率的值发生变化。因此，为了获得拍摄所需的透射光，需要考虑到低电阻晶圆的电阻率地构成红外光照明部件，从而确保所需的透射光的量。

另一方面，作为用于检查晶圆内部的缺陷的拍摄部，公知有使用面传感器照相机检查晶圆内部的缺陷的装置。在该装置中，对于面传感器照相机来说，将能获得充分的分辨率那样的面传感器照相机的拍摄范围作为单位区域。而且，将晶圆内部缺陷的区域针对每个该单位区域进行分割，通过使该拍摄位置依次移动而获得多个拍摄图像，从而检查整个晶圆的缺陷。

但是，在使用面传感器进行拍摄的情况下，难以在整个单位区域中实施均匀的照明。在拍摄区域的中心部和外端部，在拍摄图像中产生不均匀，难以拍摄正确的图像。另外，由于分割为多个区域地进行拍摄而进行检查，因此，在精度及再现性的方面存在问题。并且，由于分割为小区域地进行拍摄而进行检查，因此，检查时间变长，无法应对检查工序的高速化。

发明内容

采用本发明的一个方式，提供一种硅晶圆的缺陷检查装置，其包括：红外光照明部件，其根据上述硅晶圆的电阻率的值来调节光量，用于照明上述硅晶圆；拍摄部，其由对红外光具有灵敏度的线传感器阵列构成，用于拍摄上述硅晶圆。

另外，采用本发明的另一方式，提供一种硅晶圆的缺陷检查方法，根据上述硅晶圆的电阻率的值来调节红外光照明部件的光量，利用上述红外光照明部件来照明上述硅晶圆，利用由对红外光具有灵敏度的线传感器阵列构成的拍摄部拍摄上述硅晶圆。

附图说明

图1是本发明的实施方式的缺陷检查装置的主视图。

图2是缺陷检查装置的俯视图。

图3是缺陷检查装置的侧视图。

图4是晶圆载置台的剖视图。

图5A、5B是用于说明各拍摄部的拍摄区域的图。

图6是用于说明电阻率测量部的结构的图。

图7是用于说明透射光量测量部的结构的图。

图8是表示电阻率与图像亮度的关系的图表。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。

根据附图详细说明本发明的实施方式。另外，本发明的技术范围并不限定于实施方式的具体构造。

图1～图3是本发明的实施方式的缺陷检查装置1的主视图、俯视图及侧视图。缺陷检查装置1包括拍摄部2、用于照射带状红外光的线型光导出射口(对应“红外光照明部件”，以下称作“照明部件”)3、晶圆载置台4及图像处理部12。如图4所示，晶圆9被水平地保持于晶圆载置台4上。

拍摄部2作为拍摄元件而包括线传感器阵列。如图1所示，拍摄部2配置在被载置于晶圆载置台4上的晶圆9的上方。本实施方式中使用的线传感器阵列采用具有较高的析像度的元件，即使是微细的伤痕、缺陷也能够检测。

线传感器阵列以直线状排列像素，具有扫描功能。为了利用线传感器阵列获得二维的图像，需要使检查对象物沿与线传感器阵列的扫描方向(排列像素的方向)正交的方向移动。在图1中，由于搭载于拍摄部2上的线传感器阵列的扫描方向是与纸面平行的方向，因此，只要利用直线运动载物台5使作为检查对象物的晶圆9沿与纸面垂直的方向(图2中的箭头A方向)移动，就能够利用线传感器阵列获得二维图像。

由于能够利用线传感器阵列拍摄的范围受到限制，因此，为了拍摄超出该范围的范围的图像，将拍摄区域分割为多个区域。而且，配置用于拍摄各个区域的拍摄部2，利用各个拍摄部2所具有的线传感器阵列拍摄各个区域。在本实施方式中，如图5A、5B所示地将拍摄区域分为两个区域(右区域和左区域)，在各个拍摄区域中分别配置拍摄部2，从而能获取晶圆9的整个面的拍摄图像。

作为拍摄部2的光学系统，可以采用远心光学系统。在采用远心光学系统时，即使拍摄对象与光学系统之间的距离改变，所拍摄的图像的尺寸也不会变，因此，能够正确地掌握缺陷的位置和尺寸。

由于可见光不能透射晶圆9，因此，采用可见光的通常的照明无法进行透射观察，但只要是大于1100nm的波长(红外光)，就能够透射晶圆9而进行透射观察。因此，作为光源7，采用主要发出大于1100nm的波长的红外光光源。

照明部件3以带状照明作为检查对象的晶圆9的拍摄范围。从光源7发出的波长大于1127nm的红外光经由光纤8而从照明部件3照射到晶圆9上。本实施方式所使用的照明部件3具有足够照明拍摄部2的拍摄区域的长度和宽度，并且使用透镜进行聚光，从而能够获得拍摄所需的足够强度的照明光。

图8是相对于晶圆9的电阻率的值表示拍摄透射过晶圆9后的红外光时的亮度(以下称作“图像亮度”)，表示在改变了从照明部件3照射出的照明光量(以下称作“光量”)时的晶圆9的图像亮度。在图8中，在晶圆9的图像亮度的值为90～130时，能够适当地拍摄晶圆9的内部，因此，调节照明部件3的光量，以使晶圆9的图像亮度为该范围。

本实施方式的照明部件3能够相对于晶圆9的电阻率自动地设定光量，使得晶圆9为最适合拍摄的图像亮度，根据晶圆9的电阻率将照明部件3设定为适当的光量。

如图1～图3所示，晶圆载置台4形成为能够利用直线运动载物台5及导轨6沿箭头A方向移动。直线运动载物台5被精密加工过的轨道和与该轨道组合的直线导轨轴承引导，并且具有能够精密地定位的驱动部，使晶圆载置台4以恒定速度移动。导轨6由滑动轴套61和滑动轴62构成。导轨6支承晶圆载置台4的负载，并且使晶圆载置台4顺畅的移动。即，本实施方式的晶圆9的移动机构由晶圆载置台4、直线运动载物台5和导轨6构成。

本实施方式是使晶圆9相对于拍摄部2和照明部件3移动的构造，但并不限定于该构造，例如也可以将拍摄部2和照明部件3构成为能够相对于晶圆9移动，通过做成照明部件被载置于固定了的晶圆载置台4上的晶圆9并拍摄晶圆9的机构，来扫描整个晶圆9。

图6表示在调节照明部件3的光量时使用的、用于测量晶圆9的电阻率的电阻率测量部10的构造。利用测量探头10a在晶圆9的表面测量晶圆9的电阻率。通过根据该测量值调节光源7的强度来调节照明部件3的光量，从而使透射晶圆9的光量成为最适合拍摄晶圆9的缺陷的光量。

在本实施方式中，拍摄部2的灵敏度能够根据晶圆9的电阻率的值来调节。例如，在仅调节照明部件3而不能获得足够适当地拍摄图像所需的透射光量的情况下，通过调整拍摄部2的灵敏度来实现适当地拍摄图像。即，使用由电阻率测量部10测量的电阻率的值同时调节照明部件3的光量和拍摄部2的灵敏度，从而能够获得晶圆9的适合拍摄缺陷的图像亮度。

接着，说明本实施方式的缺陷检查装置1的功能和进行检查的工序。

利用未图示的输送装置输送晶圆9，将晶圆9转移到晶圆载置台4上。本实施方式的晶圆保持构造不是利用把持装置等抓住晶圆9的构造，而是利用设置于晶圆9的边缘的锥形部或者不会影响缺陷检查的范围的缘部支承晶圆9的构造。

照明部件3根据晶圆9的电阻率的值来调节光量。通过根据由电阻率测量部10测量的电阻率的值来改变光源7的输出，将照明部件3的光量调节为能获得最适合拍摄的透射光量。

利用图6所示的电阻率测量部10来测量晶圆9的电阻率的值。可以在将晶圆9载置于晶圆载置台4上的状态下，使电阻率测量部10靠近晶圆9来进行测量，也可以在将晶圆9载置于晶圆载置台4上之前将晶圆9载置于具有电阻率测量部10的另外的载置台上，测量晶圆9的电阻率。

根据由电阻率测量部10测量的晶圆9的电阻率的值来改变光源7的强度从而调节照明部件3的光量。调节照明部件3的照明光，使得透射晶圆9的透射光量为足够拍摄部2进行拍摄的量。

利用直线运动载物台5使晶圆9沿恒定方向、以恒定速度移动，利用两个拍摄部2拍摄由晶圆9的透射光产生的影像。由于搭载于拍摄部2上的拍摄元件是以线状排列像素的线传感器阵列，因此，一边在沿各拍摄元件所排列的主扫描方向进行扫描的同时使晶圆9沿副扫描方向(图2中的箭头A方向)移动，一边进行反复扫描，从而获得二维的图像。

拍摄部2的线传感器阵列能够拍摄的范围存在限制。因此，例如对于直径为300mm的晶圆来说，如图5A、5B所示地分割为两个拍摄范围，利用各自对应的拍摄部2进行拍摄。

从被调节为最适合拍摄的光量的照明部件3发出的照明光透射晶圆9，到达设置于拍摄部2上的线传感器阵列。只要在晶圆9的表面或者内部存在裂纹或者气泡，透射光就会在该位置折射而在线传感器阵列的拍摄图像中产生浓淡差。在晶圆9的表面或者内部存在裂纹的情况下能获得线状的图像，在晶圆9的表面或者内部存在气泡的情况下能获得圆状或圆环状的图像。图像处理部12根据它们的形状及浓度的信息来辨别缺陷。

调节照明部件3的光量的方法并不限定于根据由上述电阻率测量部10测量的电阻率的值来进行调整的方法。在前工序中测量电阻率的情况下，也可以针对每个晶圆将该值数据化而存储，根据该值调节照明部件3的光量。例如将被输送到缺陷检查装置1的晶圆9的电阻率的值预先存储于未图示的存储装置中，在晶圆9被转移到缺陷检查装置1之后从存储装置中取出该晶圆9的值，根据该值调节光源7的输出，将照明部件3的光量调节为透射晶圆9的、最适合拍摄晶圆9的缺陷的光量。

在该方法中，不必在缺陷检查装置1内设置电阻率测量部10。还具有这样的优点：在转移晶圆9时，能够早已预先将照明部件3的光量设定为最适合拍摄的光量，从而能够缩短检查所需的时间。

另外，能够根据晶圆9的电阻率的值来调节拍摄部2的灵敏度，通过使用预先测量的电阻率的值同时调节照明部件3的光量和拍摄部2的灵敏度，能够获得更加适合拍摄缺陷的晶圆9的图像亮度。

并且，图7表示设有透射光量测量部11的例子，该透射光量测量部11用于测量由照明部件3等红外光照明部照明时透射晶圆9的透射光的量。由透射光量测量部11测量的透射光量与晶圆9的图像亮度存在密切的关系，透射光量越大，晶圆9的图像亮度越高，透射光量较越小，晶圆9的图像亮度越低。由此，也可以使用透射晶圆9的光量的值来调节照明部件3的光量。作为此时使用的红外光照明部件，可以采用照明部件3，但并不限定于该构造，也可以设置用于测量透射光量的专用的照明部件。

另外，能够根据晶圆9的电阻率的值来调节拍摄部2的灵敏度，通过使用晶圆9的透射光量的值同时调节照明部件3的光量和拍摄部2的灵敏度，能够获得晶圆9的更加适合拍摄缺陷的图像亮度。

另外，作为调节照明部件3的光量的方法，对利用专门设置的电阻率测量部10的测量值的方法、使用预先测量的电阻率的值的方法、利用红外光的透射量的方法进行了说明，但并不限定于此。

在本实施方式中，由两个拍摄部2覆盖晶圆9的整个面，但拍摄部2的数量并不限定于此。将许多个拍摄部2配置为一列而提高分辨率，能够获得更加精细的检查图像。

像以上说明的那样，本发明的实施方式的缺陷检查装置1通过将对红外光具有灵敏度的线传感器阵列用作拍摄元件，能够在相同的检查条件下检查整个晶圆9，并且也能够应对检查工序的高速化。另外，通过获取晶圆9的电阻率的值，将照明部件3的光量设定为与获取的电阻率的值相对应的值，能够获得最适合拍摄缺陷的照明。结果，能够对以往透射检查存在困难的大直径的低电阻晶圆，在其整个面均匀且高速地检查缺陷。

本申请基于2008年6月27日向日本国特许厅提交的日本特愿2008-192829主张优先权，通过参照将日本特愿2008-192829的全部内容编入本说明书中。

Claims (6)

1.一种硅晶圆的缺陷检查装置，其包括：

红外光照明部件，其与上述硅晶圆的表面相对峙地设置，

拍摄部，其包括对上述红外光照明部件的红外光具有灵敏度的线传感器阵列，

图像处理部，其根据上述拍摄部的图像检测存在于上述硅晶圆的表面或者内部的缺陷，

所述缺陷检查装置通过电阻率测量部预先获得上述硅晶圆的电阻率的值，

上述红外光照明部件根据上述获得的上述硅晶圆的电阻率的值来调节光量，并且，

上述拍摄部根据上述获得的上述硅晶圆的电阻率的值来调节对于红外光的灵敏度。

2.根据权利要求1所述的缺陷检查装置，其中，

该缺陷检查装置包括用于测量上述硅晶圆的电阻率的值的电阻率测量部。

3.根据权利要求1所述的缺陷检查装置，其中，

在仅调节上述红外光照明部件而不能获得足够适当地拍摄图像所需的透射光量的情况下，调整上述拍摄部对于红外光的灵敏度。

4.一种硅晶圆的缺陷检查装置，其包括：

红外光照明部件，其与上述硅晶圆的表面相对峙地设置，

拍摄部，其包括对上述红外光照明部件的红外光具有灵敏度的线传感器阵列，

透射光量测量部，其用于预先测量透射上述硅晶圆的红外光的透射量的值，

图像处理部，其根据上述拍摄部的图像检测存在于上述硅晶圆的表面或者内部的缺陷，

将被输送到所述缺陷检查装置的硅晶圆的电阻率的值预先存储于存储装置中，

上述红外光照明部件根据上述获得的上述硅晶圆的电阻率的值来调节光量，并且，

上述拍摄部根据上述测量的透射上述硅晶圆的红外光的透射量的值来调节对于红外光的灵敏度。

5.根据权利要求4所述的缺陷检查装置，其中，

该缺陷检查装置还包括用于测量上述硅晶圆的电阻率的值的电阻率测量部。

6.根据权利要求4所述的缺陷检查装置，其中，

在仅调节上述红外光照明部件而不能获得足够适当地拍摄图像所需的透射光量的情况下，调整上述拍摄部对于红外光的灵敏度。

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