CN112639451A - 晶圆的检查方法及检查装置 - Google Patents

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Abstract

提供能够识别是否是从晶圆的背面到达至正面的缺陷、仅存在于正面或者背面的缺陷、或仅存在于晶圆内部的缺陷的晶圆的检查方法及检查装置。检查装置向晶圆(W)的检查面(2)照射红外线(IR)或X射线，检测透过检查面的红外线或X射线的透过光(TL)的强度，分别检测每个将检查面划分的既定面积的强度，求出表示每个既定面积的强度与其频率的关系的直方图的轮廓，根据相对于被预先储存的特定的缺陷的直方图的轮廓的特征和被求出的直方图的轮廓识别缺陷。

Description

晶圆的检查方法及检查装置
技术领域
本发明涉及检查硅晶圆、硅外延晶圆的缺陷的晶圆的检查方法及检查装置。
背景技术
在硅晶圆处有在制造时、搬运时产生微小的破碎(裂纹)的情况。作为检查这样的裂纹等有无的方法，已知如下方法：向硅晶圆供给红外照明光，将作为红外照明光的光束中的圆偏光成分借助圆偏光滤波器射出，拍摄透过圆偏光滤波器而在硅晶圆反射的光束的圆偏光成分，运算被拍摄的光束的圆偏光成分的图像数据，且不存在裂纹的部位的正反射光不透过圆偏光滤波器，利用由裂纹处的漫反射产生的无偏光透过圆偏光滤波器，检查裂纹等缺陷的有无(专利文献1)。
专利文献1 : 日本特开2013-036888号公报。
在硅晶圆的缺陷中，除了上述的裂纹以外，还有晶体成长时被导入的小孔缺陷及双晶缺陷、晶圆热处理时被导入的滑移缺陷、晶圆搬运时被导入的损伤等各种各样的缺陷。若将这些缺陷在其存在部位分类，则能够分类成从晶圆的背面穿透至正面侧的缺陷(以下也称作从晶圆的背面到达正面的缺陷。)、仅在晶圆的正面或者背面存在的缺陷(不穿透至正面的缺陷)、仅在晶圆内部存在而从晶圆正面及背面观察不到的缺陷。然而，上述以往的检查方法中，存在如下问题：即使能够检查裂纹等缺陷的有无，也无法判别为从晶圆的背面到达正面的缺陷、仅存在于晶圆的正面或者背面的缺陷、仅在晶圆内部存在的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，提供一种能够识别是否是从晶圆的背面到达至正面的缺陷、仅存在于正面或者背面的缺陷、仅存在于晶圆内部的缺陷的晶圆的检查方法及检查装置。特别地，在于提供能够识别是否是从晶圆的背面到达至正面的缺陷、仅在背面而不穿透至正面侧的缺陷的晶圆的检查方法及检查装置。
本发明借助晶圆的检查方法解决上述问题，前述晶圆的检查方法为，向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，检测透过前述检查面的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，在被特定的前述缺陷的位置，分别检测将检查面划分的平均既定面积的强度，求出表示前述平均既定面积的强度与其频率的关系的直方图的轮廓，预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，根据被储存的前述特征和被求出的前述直方图的轮廓识别缺陷。
此外，本发明借助晶圆的检查方法解决上述问题，前述晶圆的检查方法为，向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，检测透过前述检查面的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，在被特定的前述缺陷的位置，分别检测将检查面划分的平均既定面积的强度，分别求出前述平均既定面积的强度的差量，求出表示前述平均既定面积的强度的差量与其频率的关系的直方图的轮廓，预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，根据被储存的前述特征和被求出的前述直方图的轮廓识别缺陷。
此外，本发明借助晶圆的检查装置解决上述问题，前述晶圆的检查装置具备照射部、缺陷位置特定部、强度检测部、轮廓生成部、判定部，前述照射部向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，前述缺陷位置特定部检测透过前述检查面的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，前述强度检测部在被特定的前述缺陷的位置，分别检测将检查面划分的平均既定面积的强度，前述轮廓生成部求出表示前述平均既定面积的强度与其频率的关系的直方图的轮廓，前述判定部预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，根据被储存的前述特征和被前述轮廓生成部求出的前述直方图的轮廓识别缺陷。
此外，本发明借助晶圆的检查装置解决上述问题，前述晶圆的检查装置具备照射部、缺陷位置特定部、强度检测部、差量运算部、轮廓生成部、判定部，前述照射部向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，前述缺陷位置特定部检测透过前述检查面的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，前述强度检测部在被特定的前述缺陷的位置，分别检测将检查面划分的平均既定面积的强度，前述差量运算部分别求出前述平均既定面积的强度的差量，前述轮廓生成部求出表示前述平均既定面积的强度的差量与其频率的关系的直方图的轮廓，前述判定部预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，根据被储存的前述特征和被前述轮廓生成部求出的前述直方图的轮廓识别缺陷。
在本发明的晶圆的检查方法及检查装置中，可以是，在前述轮廓的峰数为1的情况下，判定成有从晶圆背面到达至前述检查面的滑移缺陷，在前述轮廓的峰数为2的情况下，判定成在前述检查面无缺陷，为不从晶圆背面到达至前述检查面的滑移缺陷。
在本发明的晶圆的检查方法及检查装置中，也可以是，在前述轮廓的峰数为2的情况下，判定成透过前述检查面的透过光的强度越大，距晶圆背面的滑移缺陷的深度相对地越深。
在本发明的晶圆的检查方法及检查装置中，前述晶圆包括镜面研磨后的晶圆、热处理后的晶圆、外延晶圆的至少某个。
发明效果
本发明的多位发明人关于从晶圆的背面到达至正面的缺陷、从晶圆的背面不到达至正面的缺陷的识别，制作这些缺陷附近的红外线透过光的强度的直方图来仔细研究，发现与在从晶圆的背面到达至检查面的情况下直方图轮廓的峰数为1相对，在检查面无缺陷但有从晶圆的背面不到达正面的缺陷的情况下直方图轮廓的峰数为2。由此，通过解析红外线透过光的直方图轮廓，能够识别缺陷。通过进行这样的识别，有能够省略肉眼观察或基于显微镜的正面检查的优点。此外，特别地，无法从正面侧观察的缺陷不能通过肉眼观察或基于显微镜的正面检查确认，所以在这方面也有利。
附图说明
图1是表示本发明的晶圆的检查装置的一实施方式的框图。 图2(A)是表示从晶圆的背面到达至正面的缺陷的剖视图，图2(B)是表示此时所得到的透过光的强度或强度的差量的频率轮廓的图。 图3(A)是表示仅晶圆的背面的缺陷的剖视图，图3(B)是表示此时所得到的透过光的强度或强度的差量的频率轮廓的图。 图4(A)是表示晶圆的检查面的俯视图，图4(B)是表示透过光的强度图像的图，图4(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图4(D)是表示透过光的强度的直方图。 图5(A)是表示晶圆的检查面的俯视图，图5(B)是表示透过光的强度图像的图，图5(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图5(D)是表示透过光的强度的直方图。 图6(A)是表示晶圆的检查面的俯视图，图6(B)是表示透过光的强度图像的图，图6(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图6(D)是表示透过光的强度的直方图。 图7(A)是表示晶圆的检查面的俯视图，图7(B)是表示透过光的强度图像的图，图7(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图7(D)是表示透过光的强度的直方图。 图8(A)是表示双晶缺陷的透过光的强度图像的图，图8(B)是表示透过光的强度的直方图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的晶圆的检查装置的一实施方式的框图。本实施方式的晶圆的检查装置1具备向作为被检查体的晶圆W的检查面2照射红外线IR的红外线照射部11、拍摄透过晶圆W的红外线IR的透过光TL的照相机12、缺陷位置特定部13、强度检测部14、差量运算部15、轮廓生成部16、判定部17。其中，缺陷位置特定部13、强度检测部14、差量运算部15、轮廓生成部16、判定部17通过向具备中央处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）等的计算机硬件安装写入它们的运算内容的程序，将其执行从而实现。
红外线照射部11包括照射0.7μm~1mm的红外线IR的光源，相对于晶圆W的一部分或整面，向晶圆W的背面或正面照射红外线IR。相对于晶圆W的一部分照射的情况下，使晶圆W与红外线照射部11相对地移动的同时进行扫描，向晶圆W的整面照射红外线IR即可。此外，也可以是，限定于作为检查对象的缺陷容易发生的部位照射红外线IR。另外，本发明的从照射部照射的用于检查晶圆W的缺陷的光(电磁波)需要透过晶圆W，在本实施方式中，使用红外线IR，但也可以将其取代而使用X射线。这是因为，在不透过晶圆W的反射光中，不能判断缺陷从晶圆背面向正面侧穿透还是在途中停止。
照相机12由CCD照相机等构成，设置于隔着晶圆W的红外线照射部11的对面位置，使得将从红外线照射部11照射的红外线IR透过晶圆W的透过光TL接收(拍摄)。红外线照射部11相对于晶圆W的一部分照射红外线IR的情况下，优选地构成及配置成将该透过光全部接收。此外，优选为，相对于晶圆W移动地扫描的同时接收透过光。在红外线照射部11向晶圆W的整面照射红外线IR的情况下，也优选地构成及配置成将该透过光全部接收。由照相机12接收的透过光被缺陷位置特定部13读出。
缺陷位置特定部13读出由照相机12拍摄的透过光的亮度值，制作透过光的晶圆地图。进而，从透过光的晶圆地图如图1的右下图所示，检测缺陷，关于缺陷周边抽取晶圆(例如硅晶圆或外延硅晶圆)的一部分的检查面2、例如2mm×2mm的正方形的检查面2。强度检测部14将该检查面2如图1的中央右图所示地将多个既定面积部分21(例如5μm×5μm的正方形)分割成像素，根据各既定面积部分21的亮度值检测透过光的强度。检查面2为2mm×2mm、多个既定面积部分21为5μm×5μm的情况下，算出40×40＝1600的既定面积部分21的各自的透过光的强度。另外，检查面2的面积及既定面积部分21的面积的数值不被任何限定，与照相机12的分辨率、晶圆W的大小等对应地设定成适当的数值即可。
差量运算部15分别求出多个既定面积部分21的透过光的强度的差量，例如将透过光的强度最小的既定面积部分21的该最小值作为基准值，分别运算与该既定面积部分21的差量的透过光的强度。与强度检测部14检测的为透过光的强度的绝对值相对，差量运算部15为某检查面2的透过光的强度的相对值，发挥一种滤波器的功能。例如，与图4(B)所示的图像为表示图4(A)所示的检查面2的透过光的强度的图像数据相对，图4(C)所示的图像表示由差量运算部15求出的差量图像。比较两者可知，相对于图4(B)的图像，图4(C)的图像的话透过光的强度不同的部分的有无清楚。但是，本发明的晶圆的检查装置及检查方法中，差量运算部15并非必须地，也可以根据需要设置。
轮廓生成部16根据由强度检测部14检测的多个既定面积部分21的透过光的强度、或由差量运算部15求出的多个既定面积部分21的透过光的强度的差量，如图1的右上图所示，生成表示相对于强度或强度的差量的频率的关系的直方图的轮廓。图1的右上所示的图表的横轴表示强度或强度的差量的等级，纵轴表示频率。像上述的例子那样地既定面积部分21为40×40＝1600个的情况下，频率的合计为1600。另外，横轴的强度或强度的差量的等级设定成在后述的判定部17能够判定峰数的数值即可。
判定部17根据由轮廓生成部16生成的直方图的轮廓(频率轮廓)判定该检查面2的强度或强度的差量的频率轮廓的特征。在判定部17预先储存有特定的缺陷和相对于该缺陷的强度或强度的差量的频率轮廓的特征。例如，如后所述，相对于从背面到达至检查面2的缺陷，具有一个峰的强度或强度的差量的频率轮廓被作为特征的轮廓储存，相对于在该检查面2无缺陷而仅在背面不到达至检查面2的缺陷，将具有两个峰的强度或强度的差量的频率轮廓作为特征的轮廓储存，相对于双晶缺陷，图8(B)所示的强度或强度的差量的频率轮廓被作为特征的轮廓储存。若举检查从背面到达至检查面2的缺陷或在该检查面2无缺陷而仅在背面有不到达至检查面2的缺陷的情况为例，则判定部17根据由轮廓生成部16生成的直方图的轮廓(频率轮廓)判定该检查面2的强度或强度的差量的频率轮廓上存在几个峰。然后，判定部17在频率轮廓的峰数为1的情况下，判定为从背面到达至检查面2的缺陷，在频率轮廓的峰数为2的情况下，判定为在该检查面2无缺陷、仅在背面不到达至检查面2的缺陷。
图2(A)是表示从晶圆W的背面到达至正面的缺陷DF的要部剖视图，图2(B)是表示此时所得到的透过光的强度或强度的差量的频率轮廓的图。在图2(A)，晶圆W的下表面为背面，上表面为正面。本发明的多位发明人利用多个晶圆(镜面研磨后的晶圆、热处理后的晶圆及外延晶圆)，相对于从背面到达至正面的缺陷照射红外线IR，生成该透过光的强度或强度的差量的频率轮廓，如图2(B)所示，为总共具有一个峰的轮廓。
图4(A)是表示晶圆W的检查面2的俯视图，图4(B)是表示透过光的强度图像的图，图4(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图4(D)是表示透过光的强度的直方图。此外，图5(A)是表示相同的晶圆W的其他检查面2的俯视图，图5(B)是表示透过光的强度图像的图，图5(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图5(D)是表示透过光的强度的直方图。图4(A)及图5(A)均为表示晶圆W的正面的俯视图，在图4(A)的检查面2有能够通过基于集光灯的肉眼观察检查确认的滑移缺陷DF1，在图5(A)的其他检查面2也有能够借助基于集光灯的肉眼观察检查确认的滑移缺陷DF2。像从这些结果也能够理解的那样，若生成相对于从晶圆W的背面到达至正面的滑移缺陷DF1、DF2的红外线IR的透过光TL的强度的直方图，则如图4(D)及图5(D)所示，均得到表示一个峰的结果。
与此相对，图3(A)是表示从晶圆W的背面不到达至正面的缺陷的要部剖视图，图3(B)是表示此时所得到的透过光的强度或强度的差量的频率轮廓的图。图3(A)中，晶圆W的下表面为背面，上表面为正面。本发明的多位发明人利用多个晶圆(镜面研磨后的晶圆、热处理后的晶圆及外延晶圆)，相对于不从背面到达至正面的缺陷照射红外线IR，生成该透过光的强度或强度的差量的频率轮廓，如图3(B)所示，为总共有两个峰的轮廓。
图6(A)是表示晶圆W的另一检查面2的俯视图，图6(B)是表示透过光的强度图像的图，图6(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图6(D)是表示透过光的强度的直方图。此外，图7(A)是表示相同的晶圆W的另一检查面2的俯视图，图7(B)是表示透过光的强度图像的图，图7(C)是表示透过光的强度的差量图像的图，图7(D)是表示透过光的强度的直方图。图6(A)及图7(A)均为表示晶圆W的正面的俯视图，在图6(A)的检查面2，没有能够从晶圆W的正面通过基于集光灯的肉眼观察检查确认的缺陷，但在其背面，图6(B)所示的滑移缺陷DF3能够通过基于集光灯的肉眼观察检查确认。同样地，在图7(A)的其他检查面2，也没有能够从晶圆W的正面通过基于集光灯的肉眼观察检查确认的缺陷，但在其背面，图7(B)所示的滑移缺陷DF3能够通过肉眼观察来确认。如根据这些结果也能够理解的那样，若生成相对于不从晶圆W的背面到达至正面的滑移缺陷DF3、DF4的红外线IR的透过光TL的强度的直方图，则如图6(D)及图7(D)所示，均得到表示两个峰的结果。
如图2、图4及图5所示，若生成相对于从晶圆W的背面到达至正面的滑移缺陷DF1、DF2的红外线IR的透过光TL的强度的直方图，则如图2(B)、图4(D)及图5(D)所示均显示一个峰被推测是由于以下的理由。即认为，这样的滑移缺陷DF1、DF2的情况下，基于缺陷的内部应力在晶圆W的背面侧开放，仅在晶圆W的内部残留。因此，透过光的强度的频率轮廓作为宽度较窄的比较尖锐的一个峰出现。
与此相对，如图3、图6及图7所示，若生成相对于不从晶圆W的背面到达至正面的滑移缺陷DF3、DF4的红外线IR的透过光TL的强度的直方图，则如图3(B)、图6(D)及图7(D)所示均显示两个峰被推测是由于以下的理由。即认为，这样的滑移缺陷DF3、DF4的情况下，基于背面的缺陷的内部应力在晶圆W的正面侧不开放，在晶圆W的背面及内部的两方残留。因此，推测透过光的强度的频率轮廓作为宽度较宽的比较不尖锐的两个峰出现。
如上所述，根据本实施方式的晶圆的检查装置及检查方法，根据透过光的强度或强度的差量的频率轮廓，能够识别是从晶圆W的背面到达至正面的缺陷还是不从背面到达至正面的缺陷。由此，例如，能够简便地识别热处理后产生的滑移缺陷是到达至正面的还是不从背面到达至正面的。
此外，根据本实施方式的晶圆的检查装置及检查方法，如图3、图6及图7所示，相对于不从晶圆W的背面到达至正面的滑移缺陷DF3、DF4，该缺陷的深度被推测与透过光的强度相关，所以也能够判定成，透过光的强度越大，缺陷的深度相对越深。
另外，上述实施方式中，主要举检查检查对象的缺陷为从背面到达至检查面2的缺陷还是在检查面2无缺陷而仅在背面到达至检查面2的缺陷情况为例，但通过使用该技术，可知关于滑移缺陷以外的缺陷也得到另外的特征性的透过光的强度或强度的差量的频率轮廓。例如、图8(A)是表示双晶缺陷的透过光的强度图像的图，图8(B)是表示透过光的强度的直方图。如图8(B)所示，双晶缺陷的情况下，为具有与图4(D)、图5(D)、图6(D)及图7(D)所示的滑移缺陷明显不同的特征的直方图。由此，若针对缺陷的种类使直方图的特征储存于预先检查装置，则通过将它们进行比较，能够判别各种各样的缺陷，进而能够分类。
附图标记说明
1…晶圆的检查装置 11…红外线照射部 12…照相机 13…缺陷位置特定部 14…强度检测部 15…差量运算部 16…轮廓生成部 17…判定部 2…检查面 21…既定面积部分 W…晶圆 IR…红外线 TL…透过光 DF1~DF4…滑移缺陷。

Claims (10)

1.一种晶圆的检查方法，其特征在于，
向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，
检测透过前述检查面的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，
根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，
在被特定的前述缺陷的位置，分别检测每个将检查面划分的既定面积的强度，
求出表示每个前述既定面积的强度与其频率的关系的直方图的轮廓，
预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，
根据被储存的前述特征和被求出的前述直方图的轮廓识别缺陷。
2.一种晶圆的检查方法，其特征在于，
向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，
检测透过前述晶圆的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，
根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，
在被特定的前述缺陷的位置，分别检测每个将检查面划分的既定面积的强度，
分别求出每个前述既定面积的强度的差量，
求出表示每个前述既定面积的强度的差量与其频率的关系的直方图的轮廓，
预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，
根据被储存的前述特征和被求出的前述直方图的轮廓识别缺陷。
3.如权利要求1或2所述的晶圆的检查方法，其特征在于，
在前述轮廓的峰数为1的情况下，判定成有从晶圆背面到达至前述检查面的滑移缺陷，
在前述轮廓的峰数为2的情况下，判定成在前述检查面无缺陷，为不从晶圆背面到达至前述检查面的滑移缺陷。
4.如权利要求3所述的晶圆的检查方法，其特征在于，
在前述轮廓的峰数为2的情况下，判定成透过前述检查面的透过光的强度越大，距晶圆背面的滑移缺陷的深度相对地越深。
5.如权利要求1至4中任一项所述的晶圆的检查方法，其特征在于，
前述晶圆包括镜面研磨后的晶圆、热处理后的晶圆、外延晶圆的至少某个。
6.一种晶圆的检查装置，其特征在于，
具备照射部、缺陷位置特定部、强度检测部、轮廓生成部、判定部，
前述照射部向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，
前述缺陷位置特定部检测透过前述晶圆的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，
前述强度检测部在被特定的前述缺陷的位置，分别检测每个将检查面划分的既定面积的强度，
前述轮廓生成部求出表示每个前述既定面积的强度与其频率的关系的直方图的轮廓，
前述判定部预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，根据被储存的前述特征和被前述轮廓生成部求出的直方图的轮廓识别缺陷。
7.一种晶圆的检查装置，其特征在于，
具备照射部、缺陷位置特定部、强度检测部、差量运算部、轮廓生成部、判定部，
前述照射部向作为被检查体的晶圆的检查面照射红外线或X射线，
前述缺陷位置特定部检测透过前述晶圆的前述红外线或前述X射线的透过光的强度，制作前述透过光的强度的面内分布图，根据前述强度的面内分布图特定缺陷的位置，
前述强度检测部在被特定的前述缺陷的位置，分别检测每个将检查面划分的既定面积的强度，
前述差量运算部分别求出每个前述既定面积的强度的差量，
前述轮廓生成部求出表示每个前述既定面积的强度的差量与其频率的关系的直方图的轮廓，
前述判定部预先储存相对于特定的缺陷的直方图的轮廓的特征，根据被储存的前述特征和被前述轮廓生成部求出的直方图的轮廓识别缺陷。
8.如权利要求6或7所述的晶圆的检查装置，其特征在于，
前述判定部在前述轮廓的峰数为1的情况下，判定成有从晶圆背面到达至前述检查面的滑移缺陷，
在前述轮廓的峰数为2的情况下，判定成在前述检查面无缺陷，为不从晶圆背面到达至前述检查面的滑移缺陷。
9.如权利要求8所述的晶圆的检查装置，其特征在于，
前述判定部在前述轮廓的峰数为2的情况下，判定成透过前述检查面的透过光的强度越大，距晶圆背面的滑移缺陷的深度相对地越深。
10.如权利要求6至9中任一项所述的晶圆的检查装置，其特征在于，
前述晶圆包括镜面研磨后的晶圆、热处理后的晶圆、外延晶圆的至少某个。
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