DE112005000828T5

DE112005000828T5 - Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung von Halbleiter-Wafern

Info

Publication number: DE112005000828T5
Application number: DE112005000828T
Authority: DE
Inventors: Fumi Hiratsuka Nabeshima; Kazuya Hiratsuka Togashi; Hiroshi Hiratsuka Jiken; Yoshinori Hiratsuka Suenaga
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-04-14
Also published as: JPWO2005101483A1; TW200534423A; US7576852B2; TWI257140B; US20090040512A1; DE112005000828B4; JP4694476B2; WO2005101483A1

Abstract

Halbleiter-Wafer-Prüfeinrichtung, enthaltend:
eine optische Beleuchtungseinrichtung, welche einen Lichtspot auf einen Prüfpunkt auf einer Oberfläche des Halbleiter-Wafers richtet;
einen ersten optischen Sensor, welcher aus dem Streulicht vom Prüfpunkt schmal gestreutes Licht, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der schmaler als ein vorgegebener Winkel ist, empfängt und die Stärke des schmal gestreuten Lichts erfasst;
einen zweiten optischen Sensor, welcher aus dem Streulicht vom Prüfpunkt breit gestreutes Licht, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der breiter als ein vorgegebener Winkel ist, empfängt und die Stärke des breit gestreuten Lichts erfasst; und
eine Signalverarbeitungsschaltung, welche den Typ eines am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuers in Abhängigkeit von einem Erfassungssignal vom ersten und vom zweiten optischen Sensor identifiziert, wobei
die Signalverarbeitungsschaltung enthält:
eine erste Berechnungseinrichtung, welche, wenn die Stärke des schmal gestreuten Lichts innerhalb eines vorgegebenen Klassierungsbereichs liegt, eine erste PLS-basierte Größe aus der Stärke des schmal gestreuten Lichts berechnet;...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zum Prüfen der Oberflächenqualität eines Halbleiter-Wafers, welche sich insbesondere zur Erfassung von Oberflächendefekten eines Epitaxial-Wafers eignet.
STAND DER TECHNIK
Im allgemeinen werden Halbleiter-Wafer-Defekte (Gefüge- oder chemische Anomalien, welche die ideale Kristallstruktur der Oberflächenschicht des Halbleiter-Wafers beeinträchtigen) nach den Auswirkungen, welche sie auf eine auf dem Wafer gebildete Halbleitereinrichtung haben, in geringfügige Defekte, welche zulässig sind, und gravierende Defekte eingeteilt. Gravierende Defekte werden als "Killerdefekte" bezeichnet und führen zu einer Verringerung der Ausbeute von Halbleitereinrichtungen. Insbesondere im Fall von Epitaxial-Wafern sind die vorwiegenden Defekte Stapelfehler (SF) der Epitaxialschicht: gewöhnlich erscheinen diese als Höcker oder Vertiefungen der Oberfläche des Halbleiter-Wafers. Die meisten Killerdefekte sind Teil eines solchen SF. Killerdefekte werden zum Beispiel dadurch, dass die Höhe so beschaffen ist, dass sie im Prozess der Herstellung einer Einrichtung einen Defokussierungsfehler erzeugt, oder durch einen als großflächiger Defekt (LAD) bezeichneten Defekt mit einer ausgedehnten Fläche, welcher mehrere Einrichtungen betrifft, verursacht. Zur Vereinfachung werden Oberflächendefekte von Epitaxial-Wafern einschließende Defekte hierin als ELDs (EP-Schicht-Defekte) bezeichnet. Verfahren zum Erfassen von Killerdefekten auf der Oberfläche von Halbleiter-Wafern sind in der Halbleiterfertigung extrem wichtig.
Eine ein optisches Streuverfahren verwendende Anomalie-Prüfeinrichtung wird zur Oberflächenprüfung von Halbleiter-Wafern viel verwendet. Mittels einer solchen Anomalie-Prüfeinrichtung wird die Oberfläche eines Halbleiter-Wafers mit einem Laserstrahl von winziger Größe abgetastet und wird Streulicht von Laserlicht-Streuern (Defekten oder Partikeln) auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers erfasst; die Größe (Wert entsprechend der Größe von Standardpartikeln (PLS: Polystyrol-Latex)) von auf der Wafer-Oberfläche vorhandenen Laserlicht-Streuern wird über die Stärke dieses Streulichts gemessen. Während es nicht möglich ist, Defekte von Halbleiter-Wafern dauerhaft zu entfernen, können Partikel durch nachfolgende Verarbeitung entfernt werden, weshalb sie, was die Halbleitereinrichtung anbelangt, nicht gravierend sind. Folglich ist es bei der Oberflächenprüfung mittels eines optischen Streuverfahrens wichtig, die Unterscheidung vornehmen zu können, ob die einzelnen Laserlicht-Streuer, welche erfasst werden, Defekte oder Partikel sind.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2001-176943 offenbart ein Verfahren zum Erfassen von Stapelfehlern von Epitaxial-Wafern mittels eines optischen Streuverfahrens. Bei diesem Verfahren wird unter Verwendung einer Anomalien-Erfassungseinrichtung, welche ein optisches Streuverfahren (zum Beispiel einen von KLA-Tencor Ltd. hergestellten Surfscan 6200 (Warenzeichen)) anwendet, die Größe von auf der Oberfläche eines Epitaxial-Wafers vorhandenen Laserlicht-Streuern gemessen und werden diese Laserlicht-Streuer in Körper, deren Größe höchstens 1,6 μm beträgt, und Körper, die diesen Wert übersteigen, eingeteilt: Laserlicht-Streuer, die 1,6 μm übersteigen, werden als Stapelfehler identifiziert, während Laserlicht-Streuer von höchstens 1,6 μm als von Stapelfehlern verschiedene Vertiefungen identifiziert werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-176943 offenbarte Erfindung weist die folgenden Probleme auf.
Vor allem gibt es an der Wafer-Oberfläche Defekte in einer großen Vielfalt von Ausprägungen: dies macht es schwierig, solche Defekte mit einem hohen Maß an Sicherheit nach der Stärke des Streulichts von einem einzigen Laserstrahl einzuteilen. Es ist sogar schwierig, zwischen Defekten und Partikeln zu unterscheiden. Das höchste, was mit diesem Verfahren erreicht werden kann, ist, mit einem Schwellenwert von 1,6 μm Defekte in zwei Typen einzuteilen. Ferner senkt die Durchführung von selektivem Ätzen als Vorbehandlung den Durchsatz der Defektprüfung außerordentlich, so dass sich dieses Verfahren nicht für die Massenfertigung eignet, und wird die Oberflächenqualität der Wafer durch selektives Ätzen in einem Ausmaß verschlechtert, dass es vielleicht nicht mehr möglich ist, solche Wafer als Produkte zu liefern. Außerdem erörtert die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2001-176943 nicht das Einteilen von Laserlicht-Streuern an der Wafer-Oberfläche in Killerdefekte und Defekte, welche keine Killerdefekte sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, die Genauigkeit der Oberflächenprüfung von Halbleiter-Wafern und insbesondere Epitaxial-Wafern mit Hilfe eines optischen Streuverfahrens zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe ist es, bei der Oberflächenprüfung von Halbleiter-Wafern und insbesondere Epitaxial-Wafern die Genauigkeit der Identifizierung von Defekten und Partikeln mit Hilfe eines optischen Streuverfahrens zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe ist es, bei der Oberflächenprüfung von Halbleiter-Wafern und insbesondere Epitaxial-Wafern die Genauigkeit der Identifizierung von Killerdefekten und Defekten, welche keine Killerdefekte sind, mit Hilfe eines optischen Streuverfahrens zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Prüfeinrichtung oder ein Prüfverfahren zu schaffen, welche beziehungsweise welches sich besser für die Massenfertigung eignet.
Eine Halbleiter-Wafer-Prüfeinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält: eine optische Beleuchtungseinrichtung, welche einen Lichtspot auf einen Prüfpunkt auf einer Oberfläche des Halbleiter-Wafers richtet; einen ersten optischen Sensor, welcher aus dem Streulicht vom Prüfpunkt schmal gestreutes Licht, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der schmaler als ein vorgegebener Winkel ist, empfängt und die Stärke des schmal gestreuten Lichts erfasst; einen zweiten optischen Sensor, welcher aus dem Streulicht vom Prüfpunkt breit gestreutes Licht, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der breiter als ein vorgegebener Winkel ist, empfängt und die Stärke des breit gestreuten Lichts erfasst; und eine Signalverarbeitungsschaltung, welche den am Prüfpunkt vorliegenden Typ von Laserlicht-Streuer (LLS) identifiziert. Die Signalverarbeitungsschaltung enthält: eine erste Berechnungseinrichtung, welche, wenn die Stärke des schmal gestreuten Lichts innerhalb eines vorgegebenen Klassierungsbereichs liegt, aus der Stärke des schmal gestreuten Lichts eine erste PLS-basierte Größe berechnet; eine zweite Berechnungseinrichtung, welche, wenn die Stärke des breit gestreuten Lichts innerhalb des Klassierungsbereichs liegt, aus der Stärke des breit gestreuten Lichts eine zweite PLS-basierte Größe berechnet; und eine Identifizierungseinrichtung, welche, wenn die Stärken des schmal gestreuten Lichts und des breit gestreuten Lichts beide innerhalb des Klassierungsbereichs liegen, in Übereinstimmung sowohl mit der ersten PLS-basierten Größe als auch mit der zweiten PLS-basierten Größe den Typ des Laserlicht-Streuers identifiziert.
In einer geeigneten Ausführungsform identifiziert die Identifizierungseinrichtung einen am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuer als einen Partikel in einer vorgegebenen Partikelzone, in welcher die erste PLS-basierte Größe im Klassierungsbereich entweder im wesentlichen gleich der zweiten PLS-basierten Größe ist oder um ein Maß, das nicht größer als ein vorgegebenes Maß ist, größer als die zweite PLS-basierte Größe ist.
In einer geeigneten Ausführungsform identifiziert die Identifizierungseinrichtung einen am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuer als einen Defekt in einer vorgegebenen Defektzone, in welcher die erste PLS-basierte Größe im Klassierungsbereich um ein Maß, das nicht kleiner als das vorgegebene Maß ist, größer als die zweite PLS-basierte Größe ist. In diesem Fall identifiziert die Identifizierungseinrichtung in Übereinstimmung damit, ob die erste PLS-basierte Größe in der Defektzone größer oder kleiner als eine vorgegebene Größe ist, ob der Defekt als Killerdefekt angesehen wird oder nicht.
In einer geeigneten Ausführungsform identifiziert die Identifizierungseinrichtung einen am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuer als einen Defekt, welcher als Killerdefekt angesehen wird, wenn die Stärke des schmal gestreuten Lichts oder des breit gestreuten Lichts über den Klassierungsbereich hinausgeht.
Ein Verfahren zur Prüfung von Halbleiter-Wafern gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Schritt des Richtens eines Lichtspots auf einen Prüfpunkt auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers; einen Schritt des Erfassens der Stärke von schmal gestreutem Licht des Streulichts vom Prüfpunkt, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der schmaler als ein vorgegebener Winkel ist; einen Schritt des Erfassens der Stärke von breit gestreutem Licht des Streulichts vom Prüfpunkt, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der breiter als der vorgegebene Winkel ist; einen Schritt des Berechnens einer ersten PLS-basierten Größe aus der Stärke des schmal gestreuten Lichts, wenn die Stärke des schmal gestreuten Lichts innerhalb eines vorgegebenen Klassierungsbereichs liegt; einen Schritt des Berechnens einer zweiten PLS-basierten Größe aus der Stärke des breit gestreuten Lichts, wenn die Stärke des breit gestreuten Lichts innerhalb des Klassierungsbereichs liegt; und einen Schritt des Identifizierens des Typs eines am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuers in Übereinstimmung mit der Größenbeziehung der ersten PLS-basierten Größe und der zweiten PLS-basierten Größe, wenn die Stärken des schmal gestreuten Lichts und des breit gestreuten Lichts beide innerhalb des Klassierungsbereichs liegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Genauigkeit einer Oberflächenprüfung von Halbleiter-Wafern mittels eines optischen Streuverfahrens verbessert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine Schnittansicht, welche den Aufbau einer Halbleiter-Wafer-Prüfeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 1B ist eine Draufsicht, welche zeigt, wie das Abtasten einer Halbleiter-Wafer-Oberfläche mittels eines Lichtspots erfolgt;
2 ist ein Diagramm, welches eine Vielzahl von Typen von Lichtstärke-Signalen 122, 124, wie sie von optischen Sensoren 114, 120 ausgegeben werden, zeigt;
3 ist eine Ansicht, welche die elementarsten Prinzipien, die für die durch die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B ausgeführte Analyseverarbeitung zum Identifizieren von Typen von Oberflächenanomalien grundlegend sind, zeigt;
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Logik zum Identifizieren von LLS-Typen, welche bei der durch die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B ausgeführten Analyseverarbeitung verwendet wird;
5 ist eine Ansicht zur Erläuterung der theoretischen Bedeutung der zweiten EKD-Zone 420; und
6 ist eine Ansicht, welche den Ablauf der durch die Signalverarbeitungseinrichtungen 126A und 126B ausgeführten Analyseverarbeitung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1A ist eine Schnittansicht von der Seite, welche den Aufbau einer Halbleiter-Wafer-Prüfeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1B (in der durch eine gestrichelte Linie umrandeten Blase) ist eine Draufsicht, welche zeigt, wie das Abtasten der Halbleiter-Wafer-Oberfläche mittels eines Lichtspots vor sich geht.
Wie in 1A gezeigt, ist diese Prüfeinrichtung 100 in der Lage, zwei Laserstrahlen 102, 104 selektiv auf einen Punkt (Prüfpunkt) auf der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers 200 zu richten. Der eine der Laserstrahlen 102 wird lotrecht auf die Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200 gerichtet, während der andere Laserstrahl 102 unter einen schrägen Winkel auf die Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200 gerichtet wird. Bei dieser Ausführungsform wird nur der lotrecht gerichtete Laserstrahl 102 verwendet und wird der Laserstrahl 104, welcher schräg gerichtet ist, nicht verwendet. Der Prüfpunkt auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200 wird durch einen winzigen Laserspot 103 beleuchtet, welcher durch den lotrecht gerichteten Laserstrahl 102 gebildet wird. Wie in 1B gezeigt, hat dieser Laserspot 103 eine gestreckte, elliptische Form: deren Hauptdurchmesser und Nebendurchmesser weisen in Richtungen, welche parallel zum Radius beziehungsweise zur Umfangslinie des Halbleiter-Wafers 200 sind. Die Größe des Laserspots 103 beträgt zum Beispiel etwa 50 bis 350 μm im Fall des Hauptdurchmesser-Werts L und etwa 20 μm im Fall des Nebendurchmesser-Werts W. In der Prüfeinrichtung 100 wird der Halbleiter-Wafer 200 um den Mittelpunkt gedreht wie durch den Pfeil 200A in 1B gezeigt, und gleichzeitig wird der Laserspot 103 längs des Radius des Halbleiter-Wafers 200 bewegt wie durch den Pfeil 103A gezeigt; auf diese Weise wird das gesamte Gebiet der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200 durch den Laserspot 103 spiralförmig abgetastet. Der Abstand zwischen den Spiralwindungen der Abtastlinie (Abstand zwischen N. Windung der Abtastlinie und (N + 1). Windung der Abtastlinie in Radialrichtung) beträgt etwa 20 bis 180 μm, d.h. etwa die Hälfte des Hauptdurchmesser-Werts L des Laserspots 103. Folglich beträgt die Positionsauflösung des durch diese Abtastung gewonnenen Prüfergebnisses etwa 20 bis 180 μm.
Am Prüfpunkt (Ort, wo der Lichtspot 103 einfällt) auf dem Halbleiter-Wafer 200 wird der lotrecht einfallende Laserstrahl 102 in einer vom Oberflächenzustand an diesem Prüfpunkt abhängenden Richtung reflektiert. Zum Beispiel wenn am Prüfpunkt kein Defekt oder Partikel vorliegt, ist die Oberflächenform am Prüfpunkt völlig eben, so dass der lotrecht einfallende Laserstrahl 102 lotrecht reflektiert wird. Wenn andererseits ein Defekt oder Partikel am Prüfpunkt vorliegt, da ein Höcker oder eine Vertiefung in der Oberflächenform vorhanden ist, bildet das reflektierte Licht vom lotrecht einfallenden Laserstrahl 102 in verschiedenen Richtungen Streulicht 108, 116. Der lotrecht reflektierte Strahl vom Prüfpunkt wird durch die Maske 106 absorbiert und bei der Prüfung nicht verwendet. Andererseits wird ein Teil des gestreuten reflektierten Lichts vom Prüfpunkt, je nach dessen Streuwinkel (Reflexionswinkel), durch den optischen Sensor 114 erfasst, während ein anderer Teil davon durch einen anderen optischen Sensor 120 erfasst wird. Konkret durchläuft das reflektierte Licht 108, welches in einem engen Winkelbereich eines Streuwinkels, der nicht größer als ein vorgegebener Wert ist, gestreut wird (im folgenden als "schmal gestreutes Licht" bezeichnet), eine Konvexlinse 110 und einen Reflexspiegel 112 und wird durch einen ersten optischen Sensor 114 erfasst. Ferner durchläuft das reflektierte Licht 116, welches in einem weiten Winkelbereich eines Streuwinkels, der größer als der vorgegebene Winkel ist, gestreut wird (im folgenden als "breit gestreutes Licht" bezeichnet), einen festen konkaven Reflexspiegel 118 und wird durch einen zweiten Sensor 120 erfasst. Der erste optische Sensor 114 erzeugt ein elektrisches Signal 122 (zum Beispiel ein Spannungssignal) (im folgenden als "Lichtstärke-Signal des schmal gestreuten Lichts" bezeichnet) mit einem der Stärke des schmal gestreuten Lichts 108 entsprechenden Pegel, und dieses wird an die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A ausgegeben. Der zweite optische Sensor 120 erzeugt ein elektrisches Signal (zum Beispiel ein Spannungssignal) (im folgenden als "Lichtstärke-Signal des breit gestreuten Lichts" bezeichnet) 124 mit einem der Stärke des breit gestreuten Lichts 116 entsprechenden Pegel, und dieses wird an die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A ausgegeben. Für die optischen Sensoren 114, 120 können zum Beispiel Fotovervielfacher-Röhren verwendet werden.
Es sind eine erste und eine zweite wechselseitig miteinander verbundene Signalverarbeitungseinrichtung 126A und 126B vorgesehen. Die Kombination aus der ersten und der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung 126A und 126B erfasst durch Analyse des eingegebenen Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts und des eingegebenen Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts mittels eines unten ausführlich beschriebenen Verfahrens Laserlicht-Streuer (im folgenden als LLS bezeichnet) (diese entsprechen typischerweise Oberflächenanomalien wie zum Beispiel Höckern oder Vertiefungen der Wafer-Oberfläche, in anderen Worten Defekten oder Partikeln) auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200, identifiziert die erfassten LLS als einen Partikel, einen schweren Defekt mit einer hohen Wahrscheinlichkeit, ein Killerdefekt zu sein, oder einen geringfügigen Defekt mit einer niedrigen Wahrscheinlichkeit, ein Killerdefekt zu sein, und gibt die Ergebnisse dieser Identifizierung aus. Unter Verwendung insbesondere des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts und des Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts erfasst die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A Laserlicht-Streuer (im folgenden als LLS bezeichnet) auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200 und berechnet sie deren Größe und Positionskoordinaten. Die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B empfängt Größe und Positionskoordinaten des LLS angebende Daten 125 von insbesondere der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 126A und identifiziert, ob dieser LLS ein Partikel, ein schwerer Defekt oder ein geringfügiger Defekt ist, und bestimmt in Übereinstimmung mit den Ergebnissen dieser Identifizierung das Erfassungsergebnis, d.h. ob der Halbleiter-Wafer 200 ein gutes Produkt ist oder nicht, und gibt dieses Bestimmungsergebnis und Prüfergebnis aus. Von den Ausgabedaten aus der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung 126B werden mindestens das obige Prüfergebnis angebende Daten 127 in die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A eingegeben. Entsprechend diesem Prüfergebnis gibt die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A ein Sortieranweisungs-Signal 128 an einen Wafer-Manipulator 129 aus. Der Wafer-Manipulator 129 sortiert die Halbleiter-Wafer 200, deren Prüfung abgeschlossen wurde, in Übereinstimmung mit dem Sortieranweisungs-Signal 128 in gute Produkte und defekte Produkte. Die erste und die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126A und 126B können jeweils durch zum Beispiel einen programmierten Computer, eine dedizierte Hardware-Schaltung oder eine Kombination aus diesen implementiert werden.
Für den die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B ausschließenden Teil dieser Prüfeinrichtung 100 kann zum Beispiel ein von KLA-Tencor Ltd. hergestellter SP1 (Warenzeichen) verwendet werden.
Diese Prüfeinrichtung 100 kann deshalb durch Hinzufügen der Signalanalyse-Funktion der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung 126B zu diesem SP1 realisiert werden.
2 ist ein Wellenformdiagramm, welches verschiedene Typen von Streulichtstärke-Signalen 122, 124 zeigt, welche durch die Signalverarbeitungseinrichtungen 126A und 126B analysiert werden können. Der in 2 gezeigte Typ kann sowohl auf das Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts als auch auf das Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts angewendet werden.
Wie in 2 gezeigt, lassen sich die Streulichtstärke-Signale 122, 124, welche durch die Signalverarbeitungseinrichtung 126 analysiert werden können, nach ihrem Signalpegel (zum Beispiel Spannungspegel) grob in fünf Typen, nämlich 130, 136, 138, 140 und 142 einteilen. Der erste Typ 130 ist ein Typ, bei welchem der Spitzenwert des Signalpegels innerhalb des Bereichs liegt, welcher durch einen vorgegebenen unteren Begrenzungspegel Min nach unten und einen vorgegebenen Maximalpegel Max nach oben begrenzt wird. Dieser vorgegebene untere Begrenzungspegel Min ist der minimale Signalpegel, bei welchem erkannt werden kann, dass ein LLS erfasst wurde (d.h. der Pegel, für welchen nicht erkannt werden kann, dass ein LLS vorliegt, wenn der Signalpegel nicht mindestens diesen Wert hat). Der Maximalpegel Max ist der Signalpegel, welcher der maximalen Größe, bezüglich welcher LLS-Klassierung (Berechnung der auf dem Signalpegel beruhenden PLS- (Polystyrol-Latex-Kugel) Größe) erfolgen kann, entspricht. Je höher die Spitzenwerte der jeweiligen Pegel der Streulichtstärke-Signale 122, 124, desto größer ist die Größe, welche so berechnet wird. Jedoch ist das berechnete Ergebnis die Größe einer PLS (im folgenden als PLS-basierte Größe bezeichnet), welche Streulicht von der gleichen Stärke wie der LLS reflektiert, und nicht die Größe des LLS selbst. Im folgenden wird dieser erste Typ 130 als Typ "Klassierter LLS" bezeichnet.
Der zweite Typ 136 ist der Fall, in welchem der Signalpegel den Sättigungspegel Max erreicht. Im wesentlichen ist der zweite Typ 136 der Fall, in welchem die Stärke der reflektierten Mengen von Licht 108, 116 den maximalen Wert, bezüglich dessen eine Klassierung erfolgen kann, übersteigt. Im folgenden wird der zweite Typ 136 als Typ "Gesättigte Fläche" bezeichnet. Ferner wird der eine oder andere der folgenden Typen drei bis fünf 138, 140, 142 identifiziert, wenn ein Zustand einer großen Anzahl von aufeinanderfolgenden Signalen oder einer hohen Dichte von Signalen vom oben beschriebenen Typ "Gesättigte Fläche" 136 oder Typ "Klassierter LLS" 130 erfasst wird.
Der dritte Typ 138 stellt den Fall dar, in welchem Signale vom oben beschriebenen Typ "Klassierter LLS" 130 oder Typ "Gesättigte Fläche" 136 über mindestens eine vorgegebene Anzahl von Bahnen (zum Beispiel acht Bahnen) in der Radialrichtung des Halbleiter-Wafers 200 aufeinanderfolgend erfasst werden. Die aufeinanderfolgend erfassten Signale können ausschließlich vom Typ "Klassierter LLS" 130 oder ausschließlich vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 sein oder können eine Mischung beider Typen 130 und 136 enthalten. Zum dritten Typ 138 gehörende aufeinanderfolgende Signale werden im folgenden insgesamt als vom "Bahnflächentyp" bezeichnet.
Der vierte Typ 140 stellt den Fall dar, in welchem Signale vom Typ "Klassierter LLS" 130 oder vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 fortlaufend über mindestens eine vorgegebene Strecke (zum Beispiel 180 μm, entsprechend acht aufeinanderfolgenden Laserspots 103) in der Umfangsrichtung des Halbleiter-Wafers 200 (d.h. längs der spiraligen Abtastlinie) erfasst werden. Die aufeinanderfolgend erfassten Signale können ausschließlich vom Typ "Klassierter LLS" 130 oder ausschließlich vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 sein oder können eine Mischung beider Typen 130 und 136 enthalten. Zum vierten Typ 140 gehörende aufeinanderfolgende Signale werden im folgenden insgesamt als vom "Winkelflächentyp" bezeichnet.
Der fünfte Typ 142 entspricht weder dem Bahnflächentyp 138 noch dem Winkelflächentyp 140 wie oben beschrieben, sondern stellt den Fall dar, in welchem eine Vielzahl von Signalen vom oben beschriebenen Typ "Klassierter LLS" 130 oder Typ "Gesättigte Fläche" 136 auf benachbarten Positionen, deren Abstand voneinander innerhalb einer vorgegebenen Entfernung liegt, erfasst werden. Die zum fünften Typ 142 gehörende Vielzahl von Signalen wird im folgenden insgesamt als vom "Clusterflächentyp" bezeichnet.
Darüber hinaus werden der oben beschriebene Bahnflächentyp 138, Winkelflächentyp 140 und Clusterflächentyp 142 im folgenden einfach durch den allgemeinen Ausdruck Flächentyp 144 bezeichnet.
Während, wie wiederum 1 zeigt, das Abtasten des Halbleiter-Wafers 200 durch den Laserspot 103 erfolgt, überwacht die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A die Signalpegel der jeweiligen Streulichtstärke-Signale 122, 124 und erfasst sie die mit dem Typ "Klassierter LLS" 130 und dem Typ "Gesättigte Fläche" 136 verknüpften Streulichtstärke-Signale und speichert sie die erfassten Signalpegel, Typen und Positionskoordinaten. Darüber hinaus erfasst die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A unter Verwendung der Positionskoordinaten der Vielzahl von Signalen vom erfassten Typ "Klassierter LLS" 130 und Typ "Gesättigte Fläche" 136 die zum Flächentyp 144 (Bahnflächentyp 138, Winkelflächentyp 140 und Clusterflächentyp 142) gehörenden Streulichtstärke-Signale und berechnet sie die Größe des Gebiets, wo ein solches Signal erfasst wird.
Die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B empfängt von der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 126A Daten 125, welche das Erfassungsergebnis der Signale des Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts und des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts vom Typ "Klassierter LLS" 130, vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 und vom Flächentyp 144, wie jeweils oben beschrieben, angeben, und bestimmt durch Analysieren dieser beiden Erfassungsergebnisse durch das zu beschreibende Verfahren den LLS-Typ (Partikel oder schwerer Defekt oder geringfügiger Defekt).
Eine ausführliche Beschreibung der Analyseverarbeitung zum Identifizieren des LLS-Typs, welche durch die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B ausgeführt wird, folgt unten.
3 ist eine Ansicht, welche die grundlegendsten Prinzipien, welche die Grundlage dieser Signalverarbeitung bilden, zeigt.
3A zeigt die abgeleitete Stärkeverteilung des reflektierten Streulichts 108, 116, wenn sich eine PLS 300 auf der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers 200 befindet. 3B zeigt die abgeleitete Stärkeverteilung des reflektierten Streulichts 108, 116, wenn sich ein Partikel 302 auf der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers 200 befindet. 3C zeigt die abgeleitete Stärkeverteilung des reflektierten Streulichts 108, 116 wenn ein flacher Höcker 304 oder eine flache Vertiefung 306 (von geringer Höhe beziehungsweise geringer Tiefe gegenüber den Abmessungen der Fläche) auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200 vorliegt. 3D zeigt die abgeleitete Stärkeverteilung des reflektierten Streulichts 108, 116, wenn ein turmförmiger Höcker 308 (von großer Höhe gegenüber den Abmessungen der Fläche) auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200 vorliegt.
Wie in 3A gezeigt, kommt die PLS 300 einer perfekten Kugelform nahe. Die Prüfeinrichtung 100 wird dann so kalibriert, dass sie den genauen Wert des Durchmessers einer tatsächlichen PLS 300 anzeigt, sei es, dass die Größe aus dem schmal gestreuten Licht von der PLS 300 oder dass sie aus dem breit gestreuten Licht von der PLS 300 berechnet wird. Wie in 3B gezeigt, können die meisten Partikel 302 als eine dreidimensionale Form, deren planare Abmessungen und deren Höhe annähernd ausgeglichen sind, aufweisend angesehen werden, so dass es keinen großen Unterschied zwischen der aus dem schmal gestreuten Licht 108 berechneten PLS-basierten Größe eines Partikels 302 und der aus dem breit gestreuten Licht 116 berechneten PLS-basierten Größe gibt; oder kann, wenn der Partikel 302 in einer eher flachen Stellung fixiert ist, gefolgert werden, dass die aus dem schmal gestreuten Licht 108 berechnete PLS-basierte Größe etwas größer als die aus dem breit gestreuten Licht 116 berechnete ist. Ferner sind, wie in 3C gezeigt, im Fall eines flachen Höckers 304 oder einer flachen Vertiefung 306 Seiten, die annähernd waagerecht sind, deutlich breiter als Seiten, die annähernd senkrecht sind, so dass gefolgert wird, dass die aus dem schmal gestreuten Licht 108 berechnete PLS-basierte Größe deutlich größer als die aus dem breit gestreuten Licht 116 berechnete ist. Im Gegensatz dazu wird, wie in 3D gezeigt, im Fall eines turmförmigen Höckers 308, da die Seiten, die annähernd senkrecht sind, deutlich breiter sind als Seiten, die annähernd waagerecht sind, gefolgert, dass die aus dem breit gestreuten Licht 116 berechnete PLS-basierte Größe deutlich größer als die aus dem schmal gestreuten Licht 108 berechnete ist.
Anhand des Beispiels des Falls eines Epitaxial-Wafers (Halbleiter mit einer auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgebauten dünnen Epitaxialschicht) wird nun die Beziehung von dessen Defekten zu den Prinzipien in 3, insbesondere im Hinblick auf Killerdefekte, beschrieben.
Die meisten Epitaxial-Wafer-Defekte sind Stapelfehler (SF) der Epitaxialschicht. Es gibt mehrere verschiedene Typen von SF der Epitaxialschicht, aber bei den meisten Typen ist ein flacher Höcker 304 oder eine flache Vertiefung 306 wie in 3C gezeigt in der Oberfläche der Epitaxialschicht gebildet. Nicht alle diese SF sind unbedingt Killerdefekte, aber wenn die Größe eines Höckers 304 oder einer Vertiefung 306 ein bestimmtes Maß übersteigt, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass er beziehungsweise sie einen Killerdefekt darstellt. Zum Beispiel wenn ein Höcker 304 oder eine Vertiefung 306 mit einer dreidimensionalen pyramiden- oder tafelartigen geometrischen Form mit einer planaren Abmessung in der Größenordnung von einigen μm bis einigen Zehn μm und einer Hohe in der Größenordnung von einigen Zehn nm bis einigen Hundert nm oder einer komplexen dreidimensionalen Form, welche eine unregelmäßige Mischung solcher Formen enthält, in der Oberfläche der Epitaxial schicht vorliegt, wird dies als ein Killerdefekt angesehen. Ferner wird, wenn eine große Anzahl von LLS-Höckern oder -Vertiefungen über ein ausgedehntes Gebiet, welches zum Beispiel eine Gesamtlänge von 100 μm übersteigt, in der Oberfläche der Epitaxialschicht aufeinanderfolgend angehäuft sind, dies als ein großflächiger Defekt (LAD) bezeichnet, welcher auch typischerweise ein Killerdefekt ist.
Folglich wird, wenn an einem gegebenen Erfassungspunkt auf der Oberfläche des Epitaxial-Wafers die Stärke des schmal gestreuten Lichts 108 deutlich größer als die Stärke des breit gestreuten Lichts 116 ist, wie in 3C gezeigt, gefolgert, dass an diesem Erfassungspunkt ein Defekt vorliegt. Ferner kann angenommen werden, dass, je größer die Größe eines solchen Defekts ist, desto höher die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein solcher Defekt ein Killerdefekt ist. Ferner wird, wenn an einem gegebenen Erfassungspunkt die Stärke des breit gestreuten Lichts 116 und die Stärke des schmal gestreuten Lichts 108 von gleicher Größenordnung sind, wie in 3B gezeigt, oder wenn die erstere geringfügig größer als die letztere ist, gefolgert, dass ein Partikel am Erfassungspunkt vorliegt. Ferner wird, wenn man in einem gegebenen Gebiet auf der Oberfläche eines Epitaxial-Wafers ein Streulichtstärke-Signal von einem Flächentyp 144 wie in 2 gezeigt erhält, als hochwahrscheinlich angesehen, dass ein Defekt von entsprechend großer Größe oder ein LAD darin vorliegt.
In der durch die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B ausgeführten Analyseverarbeitung wird eine auf den obigen Prinzipien beruhende Erfassungs-/Identifizierungslogik verwendet, um die verschiedenen LLS-Typen zu identifizieren.
4 zeigt ein Beispiel dieser Erfassungs-/Identifizierungslogik.
Die in 4 gezeigte Erfassungs-/Identifizierungslogik wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der oben im Zusammenhang mit 3 beschriebenen Prinzipien und außerdem als ein Ergebnis wiederholter Untersuchungen von Prüfungen von Partikeln oder Defekten von verschiedenen Typen an tatsächlichen Epitaxial-Wafern unter Verwendung eines von KLA-Tencor Ltd. hergestellten SP1 erzielt.
4A zeigt die Erfassungs-/Identifizierungslogik, welche angewendet wurde, wenn sich Streulichtstärke-Signale 122, 124 vom Typ "Klassierter LLS" 130 und vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 wie in 2 gezeigt ergaben. In 4A zeigt die waagerechte Achse die unter Verwendung eines Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts vom Typ "Klassierter LLS" 130 berechnete PLS-basierte Größe (Durchmesser) DWN; ihr rechtes Ende entspricht dem Fall, in welchem sich ein Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 ergab. In 4A zeigt die senkrechte Achse die unter Verwendung des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts vom Typ "Klassierter LLS" 130 berechnete PLS-basierte Größe (Durchmesser) DNN; ihr oberes Ende entspricht dem Fall, in welchem sich ein Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 ergab. Ferner zeigt 4B die in dem Fall, in welchem sich Streulichtstärke-Signale 122, 124 vom in 2 gezeigten Flächentyp 144 ergaben, angewendete Erfassungs-/Identifizierungslogik. In 4B zeigt die waagerechte Achse die Größe des Gebiets, wo ein Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts vom Flächentyp 144 erfasst wurde, und zeigt die senkrechte Achse die Größe des Gebiets, wo ein Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts vom Flächentyp 144 erfasst wurde.
In einem Bereich, in welchem die in 4A gezeigten Streulichtstärke-Signale 124 und 122 beide vom Typ "Klassierter LLS" 130 sind (zum Beispiel dem Bereich, in welchem 0,0 < DNN < ca. 0,8 μm und 0,0 < DWN < ca. 0,6 μm, im folgenden als "Klassierungsbereich" bezeichnet), wird ferner, wenn sich aus einem gegebenen Erfassungspunkt ein zur Zone 410 gehörendes Signalanalyse-Ergebnis ergibt, geschlussfolgert, dass an diesem Erfassungspunkt ein Partikel vorliegt. Diese Zone wird als "Partikelzone" bezeichnet.
Die Partikelzone 410 ist eine zwischen einer ersten Abgrenzungslinie 400 und einer zweiten Abgrenzungslinie 402 im Klassierungsbereich liegende Zone und genügt den Bedingungen, dass die aus dem breit gestreuten Licht 116 erhaltene PLS-basierte Größe DWN kleiner als etwa 0,6 μm ist und dass das Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts nicht die Sättigung erreicht hat. Die erste Abgrenzungslinie 400 entspricht dem Fall, in welchem die aus dem breit gestreuten Licht 116 erhaltene PLS-basierte Größe DWN und die aus dem schmal gestreuten Licht 108 erhaltene PLS-basierte Größe DNN im wesentlichen die gleiche Größenordnung haben (die aus dem breit gestreuten Licht 116 erhaltene PLS-basierte Größe DWN ist geringfügig kleiner als die aus dem schmal gestreuten Licht 108 erhaltene PLS-basierte Größe DNN). Im folgenden wird diese erste Abgrenzungslinie 400 als Partikeluntergrenze-Linie bezeichnet. Die Partikeluntergrenze-Linie 400 kann zum Beispiel durch eine Funktion erster Ordnung DNN = K·DWNausgedrückt werden, wobei K ein Koeffizient zwischen 1 und 0,5 ist, welcher zum Beispiel einen Wert von etwa 0,8 bis 0,9 hat.
Die zweite Abgrenzungslinie 402 entspricht einem Fall, in welchem die aus dem schmal gestreuten Licht 108 erhaltene PLS-basierte Größe DNN in gewissem Maß größer als die aus dem breit gestreuten Licht 116 erhaltene PLS-basierte Größe DWN ist. Im folgenden wird diese zweite Abgrenzungslinie 402 als Defekt-Trennlinie bezeichnet. Die Defekt-Trennlinie 402 kann zum Beispiel durch die Funktion log (DNN) = (1/S) log (DWN) + T/S,und DNN ≥ DWNausgedrückt werden, wobei S und T positive Koeffizienten kleiner 1 sind, welche zum Beispiel Werte von etwa 0,4 bis 0,6 haben.
Die Partikelzone 410 entspricht im wesentlichen dem Fall, in welchem die aus dem schmal gestreuten Licht 108 berechnete PLS-basierte Größe DNN innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von der gleichen Größenordnung wie oder größer als die aus dem breit gestreuten Licht 116 berechnete PLS-basierte Größe DWN ist, unter der Bedingung, dass sowohl das Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts als auch das Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts vom Typ "Klassierter LLS" sind. In diesem Fall ergibt sich das Beurteilungsergebnis, dass ein Partikel vorliegt. Dieses Beurteilungsergebnis entspricht den im Zusammenhang mit 3B beschriebenen Prinzipien.
Im in 4A gezeigten Klassierungsbereich wird geschlussfolgert, dass am Erfassungspunkt, wo sich ein zur Zone 414 gehörendes Analyseergebnis ergab, ein geringfügiger Defekt, welcher darauf schließen lässt, dass er (wahrscheinlich) kein Killerdefekt ist, vorliegt (ein solcher Defekt wird im folgenden als kleiner Defekt bezeichnet). Ferner wird an einem Erfassungspunkt, wo sich ein zur Zone 418 gehörendes Analyseergebnis ergab, geschlussfolgert, dass ein schwerer Gefügefehler (im folgenden als "EKD (voraussichtlicher Killerdefekt)" bezeichnet), welcher darauf schließen lässt, dass er (wahrscheinlich) ein Killerdefekt ist, vorliegt. Die Zone 414 wird als die "erste Zone kleiner Defekte" bezeichnet, und die Zone 418 wird als die "erste EKD-Zone" bezeichnet.
Die erste Zone kleiner Defekte 414 und die erste EKD-Zone 418 sind Zonen, in welchen die unter Verwendung des Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts erhaltene PLS-basierte Größe DWN kleiner als die Defekt-Trennlinie 402 ist. Ferner werden die erste Zone kleiner Defekte 414 und die erste EKD-Zone 418 durch die dritte Abgrenzungslinie 403 getrennt. Die dritte Abgrenzungslinie 403 wird im folgenden als "EKD-Trennlinie" bezeichnet. Die EKD-Trennlinie 403 ist eine Linie, bei welcher zum Beispiel die unter Verwendung des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts erhaltene PLS-basierte Größe DNN 0,6 μm entspricht. In der ersten Zone kleiner Defekte 414 ist die unter Verwendung des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts erhaltene PLS-basierte Größe DNN kleiner als 0,6 μm, und in der ersten EKD-Zone 418 ist dieses Signal größer als 0,6 μm. Einfach ausgedrückt ist dies ein Fall, in welchem die aus dem schmal gestreuten Licht 108 erhaltene PLS-basierte Größe DNN in der Zone kleiner Defekte 414 und auch in der ersten EKD-Zone 418 um mindestens einen vorgegebenen Wert größer als die unter Verwendung des breit gestreuten Lichts 116 erhaltene PLS-basierte Größe DWN ist. Ferner wird, wenn die unter Verwendung des schmal gestreuten Lichts 108 erfasste PLS-basierte Größe DNN kleiner als 0,6 μm ist, geschlussfolgert, dass ein kleiner Defekt vorliegt; wenn die PLS-basierte Größe DNN größer als 0,6 μm ist, wird geschlussfolgert, dass ein EKD vorliegt. Dieses Beurteilungsergebnis entspricht den im Zusammenhang mit 3C beschriebenen Prinzipien.
Ferner ist im in 4A angegebenen Klassierungsbereich die Wahrscheinlichkeit, dass eine Zone 430 tatsächlich erfasst wird, ziemlich niedrig; es scheint, dass dies einem turmförmigen Defekt wie in 3D gezeigt oder einem in der Nähe eines Rands vorliegenden Defekt entspricht. Diese Zone 430 wird als einem kleinen Defekt wie oben beschrieben entsprechend beurteilt. Eine solche Zone 430 wird im folgenden als eine "zweite Zone kleiner Defekte" bezeichnet. Die zweite Zone kleiner Defekte 430 ist eine Zone, bezüglich welcher die unter Verwendung des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts erhaltene PLS-basierte Größe DNN im Verhältnis zur Partikeluntergrenze-Linie 400 auf der kleinen Seite liegt.
Außerdem zeigt 4A Sonderzonen 412, 416, 417, 420, 421, 423, 424, 425 und 426 am Außenrand der ersten Zone kleiner Defekte 414, der ersten EKD-Zone 418, der Partikelzone 410 und der zweiten Zone kleiner Defekte 430 wie oben beschrieben. Die Bedeutung dieser Sonderzonen 412, 416, 417, 420, 421, 423, 424, 425 und 426 liegt im wesentlichen darin, dass sie Fälle angeben, in welchen mindestens ein Pegel der Streulichtstärke-Signale 122, 124 niedriger als der in 2 gezeigte untere Begrenzungspegel Min ist (d.h. kein LLS erfasst), oder dass der LLS vom Typ "Gesättigte Fläche" 136 ist. Die der ersten Zone kleiner Defekte benachbarte Sonderzone 412 wird als einem kleinen Defekt entsprechend beurteilt. Die der ersten EKD-Zone 418 benachbarten zwei Sonderzonen 416 und 417 werden beide als EKD beurteilt. Die der Partikelzone 410 benachbarten drei Sonderzonen 420, 429 und 423 werden als EKD beurteilt. Die der zweiten Zone kleiner Defekte 430 benachbarten, dem Typ "Gesättigte Fläche" 136 entsprechenden zwei Sonderzonen-Pegel 424 und 425 werden ebenfalls als EKD beurteilt. Die der zweiten Zone kleiner Defekte 430 benachbarte, DNN = 0,0 μm entsprechende Sonderzone 426 wird als kleiner Defekt beurteilt.
Jedoch ist im Fall der der Partikelzone 410 benachbarten Sonderzone 420 das Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts vom Typ "Gesättigte Fläche", wohingegen das Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts vom Typ "Klassierter LLS" ist: dies ist ein Fall, in welchem die PLS-basierte Größe DWN, welche man dadurch erhält, mindestens 0,3 μm beträgt. Wie in 5 theoretisch gezeigt, scheint diese Sonderzone 420 ein Fortsatzgebiet des Partikel-Erweiterungsgebiets 431 an der Erweiterung der Partikelzone 410 zu sein und ebenso ein Fortsatzgebiet des EKD-Erweiterungsgebiets 432 an der Erweiterung der ersten EKD-Zone 418. Folglich kann auch theoretisch ein Partikel oder ein EKD in der Sonderzone 420 vorliegen. In der Praxis jedoch kann dieses Problem durch die Wahl eines geeigneten Werts der Sättigungsgröße der DNN vermieden werden. Gemäß den von den Erfindern der vorliegenden Erfindung gemachten Untersuchungen wurde durch Einstellen des DNN-Sättigungswerts auf etwa 0,8 μm herausgefunden, dass im wesentlichen alle der Laserlicht-Streuer in der Sonderzone 420 EKDs waren. Deshalb wird geschlussfolgert, dass in dieser Sonderzone 420 ein EKD vorliegt.
Die in 4B gezeigte Zone 422 stellt den Fall dar, in welchem sowohl das schmal gestreute optische Signal 122 als auch das Streulichtstärke-Signal 124 vom in 2 gezeigten Typ "Gesättigte Fläche" 136 oder Flächentyp 144 sind. Die minimalen Werte von senkrechter Achse und waagerechter Achse dieser Zone 422 sind Werte, welche größer als die maximalen Werte der PLS-basierten Größe DNN und DWN, welche unter Verwendung von Signalen vom Typ "Klassierter LLS" 130 berechnet werden können, sind. Es kann geschlussfolgert werden, dass am Erfassungspunkt, wo sich ein zu dieser Zone 422 gehörendes Analyseergebnis ergab, ein EKD wie oben beschrieben vorliegt. Diese Zone 422 wird "zweite EKD-Zone" genannt.
6 zeigt den Ablauf der unter Verwendung der Signalverarbeitungseinrichtungen 126A und 126B bei der Oberflächenprüfung eines Halbleiter-Wafers ausgeführten Analyseverarbeitung.
Wie im Zusammenhang mit 1 beschrieben, werden die in 6 gezeigten Schritte 500, 502, 504 und 506 während des Abtastens der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers 200 mit einem Lichtspot 103 fortlaufend ausgeführt. In den Schritten 500 und 502 werden das Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts und das Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts vom aktuellen Erfassungspunkt gleichzeitig in die erste Signalverarbeitungseinrichtung 126A eingegeben. In den Schritten 504 und 506 werden, wenn die jeweiligen Signalpegel des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts und des Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts den in 2 gezeigten unteren Begrenzungspegel Min übersteigen, diese Signalpegel und die Positionskoordinaten des Erfassungspunkts in einer Speicherungseinrichtung (nicht dargestellt) in der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 126A gespeichert.
Die auf die Schritte 508 und 510 folgende Routine kann durchgeführt werden, während die obige Abtastung durchgeführt wird oder nachdem die obige Abtastung abgeschlossen wurde.
In Schritt 508 erfolgt bei jeder der Positionskoordinaten der in der Speicherungseinrichtung in der ersten Signalverarbeitungseinrichtung 126A gespeicherten Erfassungspunkte eine Kontrolle, um zu ermitteln, ob der Signalpegel des an dieser Stelle erfassten Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts den gesättigten Pegel Max erreicht hat oder unter diesem liegt (d.h. ungesättigt ist). In Schritt 510 erfolgt bei jeder der Positionskoordinaten der in der Speicherungseinrichtung in der Signalverarbeitungseinrichtung 126 gespeicherten Erfassungspunkte eine Kontrolle, um zu ermitteln, ob der Signalpegel des an dieser Stelle erfassten Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts den Sättigungspegel Max erreicht hat oder unter diesem liegt (d.h. ungesättigt ist).
In Schritt 512 wird, wenn das Ergebnis der Kontrolle in Schritt 508 "Ungesättigt" lautet (d.h. dass das Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts vom Typ "Klassierter LLS" 130 ist), die PLS-basierte Größe DNN auf Grundlage des Signalpegels dieses Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts berechnet und wird die PLS-basierte Größe DNN im Zusammenhang mit den Positionskoordinaten des entsprechenden Erfassungspunkts in der Speicherungseinrichtung gespeichert. In Schritt 514 wird, wenn das Ergebnis der Kontrolle in Schritt 510 "Ungesättigt" lautet (d.h. dass das Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts vom Typ "Klassierter LLS" 130 ist), die PLS-basierte Größe DWN auf Grundlage des Signalpegels dieses Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts berechnet und wird die PLS-basierte Größe DWN im Zusammenhang mit den Positionskoordinaten des entsprechenden Erfassungspunkts in der Speicherungseinrichtung gespeichert.
In Schritt 516 erfolgt eine Kontrolle, um zu ermitteln, ob ein dem Typ "Gesättigte Fläche" 136 und dem Flächentyp 144 entsprechendes Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts vorliegt, und wird das Ergebnis dieser Kontrolle im Zusammenhang mit den Positionskoordinaten des entsprechenden Erfassungspunkts in der Speicherungseinrichtung gespeichert. In Schritt 518 erfolgt eine Kontrolle, um zu ermitteln, ob ein dem Typ "Gesättigte Fläche" 136 und dem Flächentyp 144 entsprechendes Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts vorliegt, und wird das Ergebnis dieser Kontrolle im Zusammenhang mit den Positionskoordinaten des entsprechenden Erfassungspunkts in der Speicherungseinrichtung gespeichert.
In Schritt 520 wird, wenn das Ergebnis der in Schritt 516 durchgeführten Kontrolle "Flächentyp 144" lautet, die Größe des Gebiets, wo ein Lichtstärke-Signal 122 des schmal gestreuten Lichts von diesem Flächentyp 144 erfasst wurde, unter Verwendung der Positionskoordinaten der Vielzahl von entspre chenden Erfassungspunkten berechnet und wird die Größe dieses Gebiets im Zusammenhang mit den Positionskoordinaten der entsprechenden Erfassungspunkte in der Speicherungseinrichtung gespeichert. In Schritt 522 wird, wenn das Ergebnis der Kontrolle in Schritt 518 "Flächentyp 144" lautet, unter Verwendung der Positionskoordinaten der Vielzahl von entsprechenden Erfassungspunkten die Größe des Gebiets, wo das Lichtstärke-Signal 124 des breit gestreuten Lichts von diesem Flächentyp 144 erfasst wurde, berechnet und wird dann die Größe dieses Gebiets im Zusammenhang mit den Positionskoordinaten der entsprechenden Erfassungspunkte in der Speicherungseinrichtung gespeichert.
In Schritt 524 werden Daten, welche die Positionskoordinaten der in der Speicherungseinrichtung gespeicherten Erfassungspunkte, die unter Verwendung des Lichtstärke-Signals 122 des schmal gestreuten Lichts erhaltene PLS-basierte Größe DNN oder Gebietsgröße und die unter Verwendung des Lichtstärke-Signals 124 des breit gestreuten Lichts erhaltene PLS-basierte Größe DWN oder Gebietsgröße angeben, zur zweiten Signalverarbeitungseinrichtung 126B übertragen. Die zweite Signalverarbeitungseinrichtung 126B verwendet diese Daten, um in Übereinstimmung mit der bereits beschriebenen und in 4 gezeigten Erfassungs-/Beurteilungslogik zu beurteilen, an welchen Stellen auf dem Halbleiter-Wafer 200 ein LLS vorliegt oder nicht, und, wenn ein LLS vorliegt, ob dieser LLS ein Partikel, ein kleiner Defekt oder ein EKD ist. Dieses Beurteilungsergebnis wird im Zusammenhang mit den Positionskoordinaten des entsprechenden Erfassungspunkts in der Speicherungseinrichtung gespeichert, und in Übereinstimmung damit wird entschieden, ob der Halbleiter-Wafer 200 zufriedenstellend ist oder nicht. Die Ergebnisse dieser Beurteilungen oder Entscheidungen werden zur Anzeige der Erfassungsergebnisse oder zur Durchführung weiterer Analysen nach außen ausgegeben, und in Übereinstimmung mit den Ergebnissen dieser Entscheidung hinsichtlich Eignung trennt der Wafer-Manipulator 129 die Halbleiter-Wafer 200.
Mit der Prüfeinrichtung 100 und dem Prüfverfahren wie oben im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben kann eine Prüfung durchgeführt werden, selbst wenn kein selektives Ätzen der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 200, wie es beim herkömmlichen Prüfverfahren vor der Prüfung durchgeführt wurde, vorgenommen wurde. Diese Prüfeinrichtung 100 und dieses Prüfverfahren sind deshalb zur Anwendung in der Massenfertigung geeignet.
Obwohl vorstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, werden diese Ausführungsformen lediglich als Beispiele zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung angeführt, und der Umfang der vorliegenden Erfindung soll nicht allein auf diese Ausführungsformen beschränkt sein. Die vorliegende Erfindung lässt sich auf verschiedene andere Weisen in die Praxis umsetzen, ohne von ihrem Wesen abzuweichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Oberfläche eines Epitaxial-Wafers wird mittels eines optischen Streuverfahrens geprüft. Die Stärken von mit einem schmalen Streuwinkel gestreutem und mit einem breiten Streuwinkel gestreutem, von Laserlicht-Streuern auf der Wafer-Oberfläche reflektiertem Licht werden erfasst. Wenn die Stärken des schmal und des breit gestreuten Lichts innerhalb eines vorgegebenen Klassierungsbereichs liegen, wird durch Bestimmen, in welche Zone (410, 414, 418, 439) innerhalb des Klassierungsbereichs die auf der schmal gestreuten Lichtstärke beruhende PLS-Größe und die auf der breit gestreuten Lichtstärke beruhende PLS-Größe fallen, entschieden, ob der Laserlicht-Streuer ein Partikel oder ein Killerdefekt ist. Wenn die Stärke des schmal oder breit gestreuten Lichts über den Klassierungsbereich (417, 420, 421, 423, 424, 425) hinausgeht oder wenn eine Fülle von Laserlicht-Streuern zusammenhängend oder konzentriert sind (422), werden die Laserlicht-Streuer als Killerdefekte angesehen.

Claims

Halbleiter-Wafer-Prüfeinrichtung, enthaltend: eine optische Beleuchtungseinrichtung, welche einen Lichtspot auf einen Prüfpunkt auf einer Oberfläche des Halbleiter-Wafers richtet; einen ersten optischen Sensor, welcher aus dem Streulicht vom Prüfpunkt schmal gestreutes Licht, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der schmaler als ein vorgegebener Winkel ist, empfängt und die Stärke des schmal gestreuten Lichts erfasst; einen zweiten optischen Sensor, welcher aus dem Streulicht vom Prüfpunkt breit gestreutes Licht, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der breiter als ein vorgegebener Winkel ist, empfängt und die Stärke des breit gestreuten Lichts erfasst; und eine Signalverarbeitungsschaltung, welche den Typ eines am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuers in Abhängigkeit von einem Erfassungssignal vom ersten und vom zweiten optischen Sensor identifiziert, wobei die Signalverarbeitungsschaltung enthält: eine erste Berechnungseinrichtung, welche, wenn die Stärke des schmal gestreuten Lichts innerhalb eines vorgegebenen Klassierungsbereichs liegt, eine erste PLS-basierte Größe aus der Stärke des schmal gestreuten Lichts berechnet; eine zweite Berechnungseinrichtung, welche, wenn die Stärke des breit gestreuten Lichts innerhalb des Klassierungsbereichs liegt, eine zweite PLS-basierte Größe aus der Stärke des breit gestreuten Lichts berechnet; und eine Identifizierungseinrichtung, welche, wenn die Stärken des schmal gestreuten Lichts und des breit gestreuten Lichts beide innerhalb des Klassierungsbereichs liegen, in Übereinstimmung sowohl mit der ersten PLS-basierten Größe als auch mit der zweiten PLS-basierten Größe den Typ des Laserlicht-Streuers identifiziert.
Halbleiter-Wafer-Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Identifizierungseinrichtung einen am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuer als einen Partikel in einer vorgegebenen Partikelzone identifiziert, in welcher die erste PLS-basierte Größe im Klassierungsbereich entweder im wesentlichen gleich der zweiten PLS-basierten Größe ist oder um ein Maß größer als die zweite PLS-basierte Größe ist, das nicht größer als ein vorgegebenes Maß ist.
Halbleiter-Wafer Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Identifizierungseinrichtung einen am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuer als einen Defekt in einer vorgegebenen Defektzone identifiziert, in welcher die erste PLS-basierte Größe im Klassierungsbereich um ein Maß größer als die zweite PLS-basierte Größe ist, das nicht kleiner als das vorgegebene Maß ist.
Halbleiter-Wafer-Prüfeinrichtung nach Anspruch 3, in welcher die Identifizierungseinrichtung in Übereinstimmung damit, ob die erste PLS-basierte Größe in der vorgegebenen Defektzone größer oder kleiner als eine vorgegebene Größe ist, identifiziert, ob der Defekt als Killerdefekt angesehen wird oder nicht.
Halbleiter-Wafer Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Identifizierungseinrichtung einen am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuer als einen Defekt, welcher als Killerdefekt angesehen wird, identifiziert, wenn die Stärke des schmal gestreuten Lichts oder die des breit gestreuten Lichts über den Klassierungsbereich hinausgeht.
Verfahren zur Prüfung von Halbleiter-Wafern, umfassend: einen Schritt des Richtens eines Lichtspots auf einen Prüfpunkt auf einer Oberfläche des Halbleiter-Wafers; einen Schritt des Erfassens der Stärke von schmal gestreutem Licht des Streulichts vom Prüfpunkt, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der schmaler als ein vorgegebener Winkel ist; einen Schritt des Erfassens der Stärke von breit gestreutem Licht des Streulichts vom Prüfpunkt, welches mit einem Streuwinkel gestreut ist, der breiter als ein vorgegebener Winkel ist; einen Schritt des Berechnens einer ersten PLS-basierten Größe aus der Stärke des schmal gestreuten Lichts, wenn die Stärke des schmal gestreuten Lichts innerhalb eines vorgegebenen Klassierungsbereichs liegt; einen Schritt des Berechnens einer zweiten PLS-basierten Größe aus der Stärke des breit gestreuten Lichts, wenn die Stärke des breit gestreuten Lichts innerhalb des Klassierungsbereichs liegt; und einen Schritt des Identifizierens des Typs eines am Prüfpunkt vorliegenden Laserlicht-Streuers in Übereinstimmung sowohl mit der ersten PLS-basierten Größe als auch mit der zweiten PLS-basierten Größe, wenn die Stärken des schmal gestreuten Lichts und des breit gestreuten Lichts beide innerhalb des Klassierungsbereichs liegen.