DE112013007337T5

DE112013007337T5 - Halbleiter-Prüfverfahren, Halbleiter-Prüfvorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements

Info

Publication number: DE112013007337T5
Application number: DE112013007337.4T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Kimura; Natsuki Tsuno; Renichi Yamada; Hirotaka Hamamura; Toshiyuki Ohno; Hiroyuki Okino; Yuki Mori; Hiroya Ohta
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2016-04-28
Also published as: CN105453242B; CN105453242A; US9508611B2; JPWO2015022739A1; WO2015022739A1; KR20160032155A; KR101709241B1; US20160190020A1; JP6052934B2

Abstract

In einem eine Halbleiter-Prüfvorrichtung verwendenden Halbleiter-Prüfverfahren wird durch Auswählen einer auftreffenden Energie und eines negativen Potentials und Abtasten einer Prüfoberfläche eines Wafers mit Primärelektronen, um Sekundärelektronen zu erfassen, ein erstes Prüfbild erfasst und werden ein Makrofehler, Stapelfehler, eine Basisebenen-Versetzung und eine durchdringende Versetzung, welche im ersten Prüfbild enthalten sind, auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen durch eine Bildverarbeitung unterschieden. Überdies wird durch Auswählen der auftreffenden Energie und eines positiven Potentials und Abtasten der Prüfoberfläche des Wafers mit Primärelektronen, um die Sekundärelektronen zu erfassen, ein zweites Prüfbild erfasst und wird eine im zweiten Prüfbild enthaltene durchdringende Schraubenversetzung einer punktförmigen Form auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen durch eine Bildverarbeitung unterschieden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Halbleiter-Wafers und betrifft insbesondere ein Prüfverfahren und eine Prüfvorrichtung, welche Fehler eines Einkristall-Wafers oder eines Einkristall-Wafers mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht erfassen und die Fehler in einem einen Ladungsteilchenstrahl verwendenden Halbleiter-Prüfverfahren unterscheiden. Überdies betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements, welches dieses Prüfverfahren verwendet.
STAND DER TECHNIK
In einem unter Verwendung eines Halbleiter-Wafers gebildeten Halbleiterelement wirken sich Makrofehler (Formfehler) (Unregelmäßigkeiten, Dreiecksfehler, Mikroröhren, Karotten, Kometen, Verbrüche und Stufenbündelung) und Kristallfehler (durchdringende Schraubenversetzung, durchdringende Stufenversetzung und Stapelfehler) eines Halbleiter-Wafers stark auf Leistung, Ausbeute und Zuverlässigkeit des Elements aus. Insbesondere enthält ein Siliciumcarbid-Wafer zur Verwendung in einem Leistungssteuerungs-Halbleiterelement Makrofehler und Kristallfehler und ist es sehr wichtig, die Fehler eines Wafers vor der Fertigung eines Halbleiterelements zu prüfen. Deshalb sollte die Prüfung eine zerstörungsfreie Prüfung sein und muss sie unter der Bedingung ausgeführt werden, dass sie sich in keiner Weise auf die Fertigung des Elements auswirkt.
Es ist schwierig, einen Siliciumcarbid-Wafer, anders als einen Silicium-Wafer, durch ein Schmelzverfahren zu bilden, und der Siliciumcarbid-Wafer wird durch das Kristallwachstum mittels eines Sublimationsverfahrens und eines chemischen Aufdampfverfahrens gebildet. Folglich ist es sehr schwierig, beim gegenwärtigen Verfahren Kristallfehler zu entfernen, und liegen durchdringende Versetzungen (durchdringende Stufenversetzungen und durchdringende Schraubenversetzungen) mit einer Dichte von 10³ cm^–2 bis 10 cm^–2 und Basisebenen-Fehler (Basisebenen-Versetzungen und Stapelfehler) mit einer Versetzungsdichte von 1 cm^–2 oder weniger vor. Überdies liegen zusätlich zu den Kristallfehlern Makrofehler, auf welche die Oberflächenform reflektiert wird, mit einer Versetzungsdichte von 1 cm^–2 oder weniger vor. Die Makrofehler können mittels eines ein optisches Mikroskop verwendenden Verfahrens geprüft und vermessen werden. Ferner wurde ein Verfahren zum Unterdrücken des Auftretens von Makrofehlern durch Verwenden eines Waferplanarisierungsverfahrens und eines Epitaxieverfahrens entwickelt.
Das Halbleiterelement zur Verwendung bei Leistungssteuerung wird in den in Mikroplättchen, welche jeweils eine Fläche von etwa 1 mm × 1 mm bis etwa 5 mm × 5 mm in einer Waferebene haben, geteilten Gebieten gefertigt. Deshalb gibt es manche Mikroplättchen, welche die oben erwähnten Basisebenen-Fehler und Makrofehler enthalten, und andere Mikroplättchen, welche keine solchen Fehler enthalten. Andererseits enthält jedes Mikroplättchen 10² bis 10³ Stück der oben erwähnten durchdringenden Versetzungen.
Als Werkstoff für den oben erwähnten Wafer werden in den meisten Fällen ein Siliciumcarbid-Wafer und ein Galliumnitrid-Wafer verwendet. Als der Siliciumcarbid-Wafer wird in den meisten Fällen ein Siliciumcarbid-Wafer oder ein Wafer mit einem auf einem Siliciumcarbid-Wafer gebildeten Siliciumcarbid-Epitaxiefilm verwendet. Überdies wird als der Galliumnitrid-Wafer in den meisten Fallen ein Wafer mit einem durch Epitaxie auf einem Silicium-Wafer, einem Saphir-Wafer oder einem Siliciumnitrid-Wafer gebildeten Film verwendet. Ferner ist es auch beim Siliciumcarbid-Wafer oder beim Galliumnitrid-Wafer wichtig, die oben erwähnten Makrofehler und Kristallfehler zu prüfen. Der Stand der Technik bezüglich der Fehlerprüfung für den Siliciumcarbid-Wafer wird nachfolgend beschrieben. Das gleiche gilt für den Galliumnitrid-Wafer, sofern nicht anders angegeben.
Zum Beispiel waren optische Prüfverfahren wie ein Differentialinterferenzmikroskop oder ein Laserstreusystem verwendende als die Verfahren zum Prüfen von Makrofehlern bekannt. Diese Verfahren können auch Kristallfehler prüfen, solange es eine Eigenschaft in der Oberflächenform gibt (siehe Patentdokument 1). Überdies waren eine Röntgentopografie (siehe Patentdokument 2), ein Transmissionselektronenmikroskop-Verfahren und ein Ätzgrübchen-Verfahren als die Verfahren zum Prüfen von Kristallfehlern bekannt. Jedoch sind das Transmissionselektronenmikroskop-Verfahren und das Ätzgrübchen-Verfahren Prüfverfahren, bei welchen der Wafer zerstört werden muss, und werden diese nicht zur zerstörungsfreien Prüfung verwendet. Im Fall des mit Licht arbeitenden Erfassungsverfahrens unterliegt ferner die Auflösung der Einschränkung einer Wellenlängen-Grenze von Licht.
DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2011-211035
Patentdokument 2: Offengelegte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2009-44083

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In einer Vorrichtung wie einem einen Einkristall-Wafer wie einen Siliciumcarbid-Wafer oder einen Einkristall-Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht verwendenden Halbleiterelement ist es notwendig, Makrofehler wie Unregelmäßigkeitsfehler an einer Oberfläche und Stufenbündelung und Kristallfehler wie durchdringende Versetzungen und Stapelfehler mit hoher Genauigkeit zu erfassen und die Fehler zu klassifizieren, um Leistung, Ausbeute und Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern.
Überdies ist es auch notwendig, die Auswirkungen der verschiedenen Fehler auf die Leistung des Halbleiterelements zu kennen. Insbesondere müssen Fehler, welche ein Versagen hinsichtlich der Anfangseigenschaften und der Zuverlässigkeit des Halbleiterelements verursachen, als „Killer defects” (fatale Fehler) unterschieden werden. Zum Aussondern der fehlerhafte Elemente enthaltenden Mikroplättchen in einem Nachprozess der Elementherstellung ist es notwendig, die Koordinaten und Größen der „Killer defects” in einem Wafer vorab zu kennen.
Ferner liegen im oben erwähnten Wafer durchdringende Versetzungen mit einer Oberflächendichte von 10³ cm^–2 bis 10⁴ cm^–2 vor. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Versetzungsdichte im Elementgebiet zu managen. Außerdem fallen im Halbleiterelement zur Verwendung bei Leistungssteuerung durchdringende Versetzungen mit einer Richtung des elektrischen Stroms zusammen, und folglich sind die Auswirkungen auf eine Driftschicht gering, aber an der Verbindungs-Grenzfläche könnte die Spannungsfestigkeit versagen. Nämlich ist es bei der Prüfung auf durchdringende Versetzungen über die Kenntnis der Koordinaten von Versetzungen hinaus auch notwendig, die elektrischen Eigenschaften zu kennen und zu ermitteln, ob die durchdringende Versetzung ein „Killer defect” ist oder nicht.
Die Fehlerprüfung mittels eines optischen Verfahrens verwendet ein von einer Formanomalie abhängiges Signal. Wie im Fall des oben erwähnten Patentdokuments 1 kann auch ein Kristallfehler erfasst werden, wenn es eine Formanomalie gibt, aber wenn es keine Formanomalie gibt, steht keine Prüfung zur Verfügung. Obwohl Kristallfehler beim Transmissionselektronenmikroskop-Verfahren und beim Ätzgrübchen-Verfahren mit hoher Empfindlichkeit und hoher Auflösung geprüft werden können, muss ein Probestück durch Erodieren unter Verwendung einer chemischen Lösung für die Prüfung verarbeitet oder geätzt werden, und folglich kann eine Prüfung in manchen Fällen nicht zerstörungsfrei ausgeführt werden.
Deshalb besteht, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, eine typische Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Prüfverfahren und eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, durch welche die Größe und die Koordinaten eines „Killer defect”, die Dichte durchdringender Versetzungen und ob die durchdringende Versetzung ein „Killer defect” ist oder nicht, zerstörungsfrei gemessen werden können und fehlerhafte Mikroplättchen in einem Vorprozess bei der Herstellung eines Halbleiterelements ausgesondert werden können, und ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements bereitzustellen, welches keine Auswirkungen der Fehler auf die Elementeigenschaften beinhaltet.
Die obigen und weitere Aufgaben und neuartige Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Folgendes ist eine Kurzbeschreibung von Grundzügen der in der vorliegenden Anmeldung offenbarten typischen Erfindung.

(1) Ein typisches Halbleiter-Prüfverfahren ist ein Halbleiter-Prüfverfahren, welches unter Verwendung einer Halbleiter-Prüfvorrichtung, welche den Halbleiter-Wafer durch Ausführen einer Bildverarbeitung durch Erfassen von durch Bestrahlen des Halbleiter-Wafers mit einem Ladungsteilchenstrahl erzeugten Sekundärelektronen prüft, einen Halbleiter-Wafer prüft. Der Halbleiter-Wafer ist ein Einkristall-Wafer oder ein Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht.

Das Halbleiter-Prüfverfahren enthält: einen ersten Schritt des Anlegens eines auf der Grundlage eines Potentials des Halbleiter-Wafers ermittelten positiven Potentials oder negativen Potentials an eine zwischen dem Halbleiter-Wafer und einer Objektivlinse vorgesehene Gegenelektrode; einen zweiten Schritt des Berechnens einer Sekundärelektronenausbeute auf der Grundlage des Ladungsteilchenstrahls und eines Strombetrags der Sekundärelektronen; einen dritten Schritt des Ermittelns einer auftreffenden Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie des negativen Potentials, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und des positiven Potentials, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei der auftreffenden Energie; einen vierten Schritt des Auswählens der auftreffenden Energie und des negativen Potentials; einen nach dem vierten Schritt ausgeführten fünften Schritt des Abtastens einer Prüfoberfläche des Halbleiter-Wafers mit dem Ladungsteilchenstrahl, um die Sekundärelektronen zu erfassen; und einen sechsten Schritt des Erfassens eines im fünften Schritt gewonnenen ersten Prüfbilds und Unterscheidens eines Makrofehlers, von Stapelfehlern, einer Basisebenen-Versetzung und einer durchdringenden Versetzung, welche im ersten Prüfbild enthalten sind, auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen.

(2) Eine typische Halbleiter-Prüfvorrichtung enthält: eine Ladungsteilchenkanone; welche einen Ladungsteilchenstrahl erzeugt; einen Probestück-Halter, welcher ein Probestück halt; eine Ablenkeinheit, welche eine Probestück-Oberfläche mit dem Ladungsteilchenstrahl abtastet; einen Detektor, welcher durch Bestrahlen des Probestücks mit dem Ladungsteilchenstrahl erzeugte Sekundärelektronen erfasst; eine Bildverarbeitungseinheit, welche eine Ausgabe aus dem Detektor als ein Bild verarbeitet; eine Probestückpotential-Steuereinheit, welche ein Potential des Probestücks steuert; eine Gegenelektrode, welche zwischen dem Probestück und einer Objektivlinse vorgesehen ist; eine Stromversorgungseinheit, welche ein auf der Grundlage des Potentials des Probestücks ermitteltes positives Potential oder negatives Potential an die Gegenelektrode anlegt; eine Ausbeute-Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage des Ladungsteilchenstrahls und eines Strombetrags der Sekundärelektronen eine Sekundärelektronenausbeute berechnet; eine Berechnungseinheit, welche eine auftreffende Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie das negative Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und das positive Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei der auftreffenden Energie auf der Grundlage einer Ausgabe der Ausbeute-Berechnungseinheit berechnet; und eine Steuereinheit, welche die auftreffende Energie und ein Anlegen des positiven Potentials oder des negativen Potentials an die Gegenelektrode je nach Messbedingungen des Probestücks steuert.

Das Probestück ist ein Einkristall-Wafer oder ein Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht. Die Steuereinheit steuert den Ladungsteilchenstrahl so, dass die auftreffende Energie erzielt wird und das negative Potential an die Gegenelektrode angelegt wird, und tastet eine Prüfoberfläche des Probestücks mit dem Ladungsteilchenstrahl ab, um die Sekundärelektronen zu erfassen. Die Bildverarbeitungseinheit erfasst ein durch die Steuerung der Steuereinheit gewonnenes erstes Prüfbild und unterscheidet einen Makrofehler, Stapelfehler, eine Basisebenen-Versetzung und eine durchdringende Versetzung, welche im ersten Prüfbild enthalten sind, auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen.

(3) Ein typisches Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements ist ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements unter Verwendung eines Einkristall-Wafers oder eines Wafers mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht. Das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements enthält die folgenden Schritte: Einstellen von Mikroplättchen-Gebieten mit einem Gittermuster im Wafer; und Angeben den Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung enthaltender Mikroplättchen und Aussondern der angegebenen Mikroplättchen mittels des Halbleiter-Prüfverfahrens gemäß dem oben erwähnten Punkt (1).

WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die durch eine typische Ausführungsform der in der vorliegenden Anmeldung offenbarten Erfindung erzielten Wirkungen werden im folgenden kurz beschrieben.
Als die typischen Wirkungen kann nämlich eine Vielzahl von Fehlerarten auf eine getrennte Art erfasst werden, können Fehler mit hoher Bedeutung und Koordinaten derselben angegeben werden und können auszusondernde Mikroplättchen extrahiert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaubild, welches ein Beispiel einer Halbleiter-Prüfvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Ablaufplan, welcher ein Beispiel eines Prüfungsablaufs eines Halbleiter-Prüfverfahrens mittels der Halbleiter-Prüfvorrichtung in 1 zeigt;
3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer grafischen Benutzeroberfläche in der Halbleiter-Prüfvorrichtung in 1 zeigt;
4 ist ein erläuterndes Schaubild, welches ein Beispiel zum Ermitteln elektronenoptischer Bedingungen im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 zeigt;
5 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Wafer-Prüfverfahrens im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 zeigt;
6A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Bilds zeigt, durch welches im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 Fehler geprüft werden;
6B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Bildverarbeitung zeigt, durch welche im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 Fehler einer ersten Fehlergruppe geprüft werden;
6C ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Bildverarbeitung zeigt, durch welche im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 Fehler einer zweiten Fehlergruppe geprüft werden;
6D ist eine erläuternde Ansicht, welche ein weiteres Beispiel eines Bilds zeigt, durch welches im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 Fehler der ersten Fehlergruppe geprüft werden;
7A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 zeigt;
7B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Unterscheidungsverteilung der ersten Fehlergruppe im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 zeigt;
8 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Fehlerverteilung der zweiten Fehlergruppe im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 zeigt;
9A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel zeigt, in welchem eine durchdringende Schraubenversetzung und eine durchdringende Stufenversetzung in einer Fehlereigenschaften-Analyse der zweiten Fehlergruppe im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 unterschieden werden;
9B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Kontrastprofils einer durchdringenden Versetzung im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 zeigt;
10A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel zeigt, in welchem in einem n-Halbleiter, in welchem im Halbleiter-Prüfverfahren in 2 Donatorionen und Elektronen vorliegen, eine durchdringende Versetzung gebildet ist;
10B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Energiebands in 10A zeigt;
11 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterelements, welches die Halbleiter-Prüfvorrichtung in 1 und das Halbleiter-Prüfverfahren in 2 verwendet, zeigt;
12 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Mikroplättchens im Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements in 11 zeigt; und
13 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe im Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements in 11 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen wird die Erfindung in einer Vielzahl von Abschnitten oder Ausführungsformen beschrieben, wenn dies zur Vereinfachung erforderlich ist. Jedoch sind diese Abschnitte oder Ausführungsformen nicht ohne Belang füreinander, sofern nicht anders angegeben, und der bzw. die eine betrifft als ein Abwandlungsbeispiel, Einzelheiten oder eine ergänzende Erläuterung des- bzw. derselben die Gesamtheit oder einen Teil des bzw. der anderen. Außerdem ist in den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen, wenn auf die Anzahl von Elementen (einschließlich Anzahl von Teilen, Werte, Betrag, Bereich und dergleichen) Bezug genommen wird, die Anzahl der Elemente nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt, sofern nicht anders angegeben oder abgesehen von dem Fall, dass die Anzahl im Prinzip ersichtlich auf eine bestimmte Anzahl beschränkt ist, und ist auch eine größere oder kleinere Anzahl als die angegebene Anzahl anwendbar.
Ferner versteht es sich in den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen von selbst, dass die Komponenten (einschließlich Elementschritte) nicht immer unentbehrlich sind, sofern nicht anders angegeben oder abgesehen von dem Fall, dass die Komponenten im Prinzip ersichtlich unentbehrlich sind. Entsprechend sind in den im folgenden beschriebenen Ausführungsformen, wenn die Form der Komponenten, die Lagebeziehung derselben und dergleichen erwähnt werden, die im wesentlichen annähernd gleichen und ähnlichen Formen und dergleichen darin enthalten, sofern nicht anders angegeben oder abgesehen von dem Fall, dass es vorstellbar ist, dass sie im Prinzip ersichtlich ausgeschlossen sind. Das gleiche gilt für den Zahlenwert und den Bereich, welche oben beschrieben wurden.
[Grundzüge der Ausführungsform]
Zuerst werden die Grundzüge der Ausführungsform beschrieben. In den Grundzügen der Ausführungsform erfolgen zum Beispiel die Beschreibungen unter Nennung entsprechender Bestandteile, Bezugszeichen und dergleichen der Ausführungsform in Klammern.

(1) Ein typisches Halbleiter-Prüfverfahren der Ausführungsform ist ein Halbleiter-Prüfverfahren (2), welches unter Verwendung einer Halbleiter-Prüfvorrichtung (Halbleiter-Prüfvorrichtung 1), welche den Halbleiter-Wafer durch Ausführen einer Bildverarbeitung durch Erfassen durch Bestrahlen des Halbleiter-Wafers (Wafers 21) mit einem Ladungsteilchenstrahl erzeugter Sekundärelektronen prüft, einen Halbleiter-Wafer prüft. Der Halbleiter-Wafer ist ein Einkristall-Wafer oder ein Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht.

Das Halbleiter-Prüfverfahren enthält: einen ersten Schritt (S45) des Anlegens eines auf der Grundlage eines Potentials des Halbleiter-Wafers ermittelten positiven Potentials oder negativen Potentials an eine zwischen dem Halbleiter-Wafer und einer Objektivlinse vorgesehene Gegenelektrode; einen zweiten Schritt (S45) des Berechnens einer Sekundärelektronenausbeute auf der Grundlage des Ladungsteilchenstrahls und eines Strombetrags der Sekundärelektronen; einen dritten Schritt (S45) des Ermittelns einer auftreffenden Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie des negativen Potentials, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und des positiven Potentials, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei der auftreffenden Energie; einen vierten Schritt (S46) des Auswählens der auftreffenden Energie und des negativen Potentials; einen fünften Schritt (S46), welcher nach dem vierten Schritt ausgeführt wird, des Abtastens einer Prüfoberfläche des Halbleiter-Wafers mit dem Ladungsteilchenstrahl, um die Sekundärelektronen zu erfassen; und einen sechsten Schritt (S47 bis S52) des Erfassens eines im fünften Schritt gewonnenen ersten Prüfbilds und Unterscheidens eines Makrofehlers, von Stapelfehlern, einer Basisebenen-Versetzung und einer durchdringenden Versetzung, welche im ersten Prüfbild enthalten sind, auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen.

(2) Eine typische Halbleiter-Prüfvorrichtung der Ausführungsform enthält: eine Ladungsteilchenkanone (Elektronenkanone 11), welche einen Ladungsteilchenstrahl erzeugt; einen Probestück-Halter (Waferhalter 20), welcher ein Probestück (einen Wafer 21) hält; eine Ablenkeinheit (Ablenkvorrichtung 15), welche eine Probestück-Oberfläche mit dem Ladungsteilchenstrahl abtastet; einen Detektor (Detektor 14), welcher durch Bestrahlen des Probestücks mit dem Ladungsteilchenstrahl erzeugte Sekundärelektronen erfasst; eine Bildverarbeitungseinheit (Bildverarbeitungseinheit 30), welche eine Ausgabe aus dem Detektor als ein Bild verarbeitet; eine Probestückpotential-Steuereinheit (Bremsspannungs-Steuereinheit 26), welche ein Potential des Probestücks steuert; eine zwischen dem Probestück und einer Objektivlinse (Objektivlinse 13) vorgesehene Gegenelektrode (Gegenelektrode 16); eine Stromversorgungseinheit (Elektroden-Steuereinheit 27), welche ein auf der Grundlage des Potentials des Probestücks ermitteltes positives Potential oder negatives Potential an die Gegenelektrode anlegt; eine Ausbeute-Berechnungseinheit (Berechnungseinheit 38), welche auf der Grundlage des Ladungsteilchenstrahls und eines Strombetrags der Sekundärelektronen eine Sekundärelektronenausbeute berechnet; eine Berechnungseinheit (Berechnungseinheit 38), welche auf der Grundlage einer Ausgabe der Ausbeute-Berechnungseinheit eine auftreffende Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie das negative Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und das positive Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei der auftreffenden Energie berechnet; und eine Steuereinheit (Gesamt-Steuereinheit 37), welche die auftreffende Energie und ein Anlegen des positiven Potentials oder des negativen Potentials an die Gegenelektrode je nach Messbedingungen des Probestücks steuert.

(3) Ein typisches Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements der Ausführungsform ist ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements unter Verwendung eines Einkristall-Wafers oder eines Wafers mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht. Das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements enthält die folgenden Schritte: Einstellen von Mikroplättchen-Gebieten mit einem Gittermuster im Wafer; und Angeben den Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung enthaltender Mikroplättchen und Aussondern der angegebenen Mikroplättchen mittels des Halbleiter-Prüfverfahrens gemäß dem oben erwähnten Punkt (1).

Im folgenden wird eine Ausführungsform auf der Grundlage der oben erwähnten Grundzüge der Ausführungsform anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist zu beachten, dass Komponenten, welche die gleiche Funktion haben, in den Zeichnungen zur Beschreibung der Ausführungsform durchweg mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und dass auf deren wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
Die vorliegende Erfindung kann allgemein auf Ladungsteilchenstrahl-Vorrichtungen wie die Halbleiter-Prüfvorrichtung angewendet werden, aber in dieser Ausführungsform wird zur Vereinfachung der Beschreibung eine Elektronen, welche ein Beispiel für Ladungsteilchen sind, verwendende Elektronenstrahl-Vorrichtung beschrieben. Ersetzt man in der vorliegenden Beschreibung die Elektronen durch die Ladungsteilchen, kann die Ausführungsform als eine Ladungsteilchenstrahl-Vorrichtung verstanden werden. Es ist zu beachten, dass Ionen als ein anderes weiteres Beispiel für die Ladungsteilchen als die Elektronen vorstellbar sind und die vorliegende Erfindung auch auf eine Ionen verwendende Zonenvorrichtung angewendet werden kann.
Überdies wird in dieser Ausführungsform ein Siliciumcarbid-Wafer oder ein Siliciumcarbid-Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht als zu prüfender Einkristall-Wafer verwendet. Ferner kann auch ein auf einem Silicium-Wafer gebildeter Wafer als der Einkristall-Wafer verwendet werden.
Darüber hinaus kann auch ein Wafer, in welchem ein Störstellengebiet in der Epitaxieschicht gebildet ist, oder ein verarbeiteter, einer Oberflächenbehandlung unterzogener Wafer verwendet werden.
Dann wird ein Sekundärelektronen-Bild jedes bzw. jeder des Einkristall-Wafers, der Epitaxieschicht und der verarbeiteten Schicht erfasst und werden Fehler auf der Grundlage von Kontrasten derselben unterschieden. Insbesondere werden ein Makrofehler, ein Basisebenen-Fehler und eine durchdringende Versetzung mit hoher Genauigkeit erfasst und dann klassifiziert.
Nämlich wird in der einen Ladungsteilchenstrahl verwendenden Prüfvorrichtung eine Vorrichtung verwendet, in welcher zwischen einem Wafer und einer Objektivlinse eine Elektrode vorgesehen ist und durch Anlegen eines positiven Potentials oder eines negativen Potentials an die Elektrode ein Bild erfasst wird. Die Sekundärelektronenausbeute wird gemessen, um die Energie von Ladungsteilchen zu ermitteln.
Zuerst wird ein Bild unter Negativpotential-Bedingungen erfasst (erste Prüfbild). Helle Gebiete des ersten Prüfbilds entsprechen Makrofehlern und Basisebenen-Fehlern. Überdies entsprechen dunkle Punkte des ersten Prüfbilds durchdringenden Versetzungen. Dann wird ein Bild unter Positivpotential-Bedingungen erfasst (zweites Prüfbild). Dunkle Punkte des zweiten Prüfbilds entsprechen durchdringenden Schraubenversetzungen. Dunkle Punkte, welche nach Entfernen der dunklen Punkte des zweiten Prüfbilds aus den dunklen Punkten des ersten Prüfbilds übriggeblieben sind, entsprechen durchdringenden Stufenversetzungen. Es ist möglich, auf der Grundlage der Breite eines Signalprofils der dunklen Punkte des ersten Prüfbilds und des zweiten Prüfbilds und der Störstellendichte des Wafers den Ladungszustand der durchdringenden Versetzungen zu messen.
[Erste Ausführungsform]
Ein Halbleiter-Prüfverfahren, eine Halbleiter-Prüfvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements gemäß der Ausführungsform werden anhand der 1 bis 13 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden eine Halbleiter-Prüfvorrichtung, ein die Halbleiter-Prüfvorrichtung verwendendes Halbleiter-Prüfverfahren, ein Verfahren zum Erfassen einer ersten Fehlergruppe und einer zweiten Fehlergruppe durch das Halbleiter-Prüfverfahren und ein Verfahren zum Analysieren von Fehlereigenschaften der Reihe nach beschrieben. Dann wird zuletzt ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements unter Verwendung dieser Verfahren beschrieben.
<Halbleiter-Prüfvorrichtung>
Zuerst wird die Halbleiter-Prüfvorrichtung gemäß der Ausführungsform anhand von 1 beschrieben. 1 ist ein Blockschaubild, welches ein Beispiel der Halbleiter-Prüfvorrichtung zeigt. 1 zeigt eine Prüfvorrichtung für einen Einkristall-Wafer oder einen Einkristall-Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht als eine Grundlage der Ausführungsform.
Die Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einem optischen Mikroskop 34, einem elektronenoptischen System 2, einem Wafertransportsystem 4, einem Vakuum-Evakuiersystem 5, einem Steuerungssystem 6, einem Bildverarbeitungssystem 7 und einer Bedieneinheit 8.
Das elektronenoptische System 2 verfügt über eine Elektronenkanone 11, eine Kondensorlinse 12, eine Objektivlinse 13, einen Detektor 14, eine Ablenkvorrichtung 15, eine Gegenelektrode 16, eine Reflexionsplatte 33 und dergleichen. Die Elektronenkanone 11 ist eine Elektronenkanone, welche Primärelektronen 9 emittiert. Die Kondensorlinse 12 ist eine Linse zum Konvergieren der Primärelektronen 9. Die Objektivlinse 13 ist eine Linse zum Fokussieren der Primärelektronen 9. Der Detektor 14 ist ein Detektor zum Erfassen von Sekundärelektronen (oder reflektierten Elektronen) 10. Die Ablenkvorrichtung 15 ist eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken der Primärelektronen 9. Die Gegenelektrode 16 ist eine Elektrode zum Steuern einer Bahn von Sekundärelektronen (oder reflektierten Elektronen) 10. Die Reflexionsplatte 33 ist eine Reflexionsplatte zum Reflektieren der Sekundärelektronen (oder reflektierten Elektronen) 10 zum Detektor 14 hin.
Das elektronenoptische System 2 verfügt außerdem über einen XY-Tisch 19, einen Waferhalter 20 und dergleichen. Der XY-Tisch 19 ist ein zum Bewegen des Waferhalters 20 in einer XY-Richtung verwendeter Tisch. Der Waferhalter 20 ist ein Halter zum Halten eines zu prüfenden Wafers 21.
Das Wafertransportsystem 4 verfügt über einen Transportmechanismus zum Transportieren des zu prüfenden Wafers 21 zum Waferhalter 20 des elektronenoptischen Systems 2 und dergleichen. Das Vakuum-Evakuiersystem 5 verfügt über einen Evakuierungsmechanismus zum Evakuieren des Innern des elektronenoptischen Systems 2 und dergleichen.
Das Steuerungssystem 6 verfügt über eine Elektronenstrahl-Steuereinheit 22, eine Erfassungssystem-Steuereinheit 23, eine Ablenkungs-Steuereinheit 24, eine Elektronenlinsen-Steuereinheit 25, eine Bremsspannungs-Steuereinheit 26, eine Elektroden-Steuereinheit 27 und dergleichen. Die Elektronenstrahl-Steuereinheit 22 ist eine Steuereinheit zum Steuern des aus der Elektronenkanone 11 emittierten Elektronenstrahls. Die Erfassungssystem-Steuereinheit 23 ist eine Steuereinheit zum Steuern eines Erfassungssignals aus dem Detektor 14. Die Ablenkungs-Steuereinheit 24 ist eine Steuereinheit zum Steuern der Ablenkvorrichtung 15. Die Elektronenlinsen-Steuereinheit 25 ist eine Steuereinheit zum Steuern der Kondensorlinse 12 und der Objektivlinse 13. Die Bremsspannungs-Steuereinheit 26 ist eine Steuereinheit zum Steuern einer an den auf dem Waferhalter 20 gehaltenen Wafer 21 anzulegenden Bremsspannung. Die Elektroden-Steuereinheit 27 ist eine Steuereinheit zum Steuern der Gegenelektrode 16.
Das Bildverarbeitungssystem 7 verfügt über eine Bildverarbeitungseinheit 30, eine Bildspeichereinheit 31 und dergleichen. Die Bildverarbeitungseinheit 30 ist eine Verarbeitungseinheit zum Ausführen einer Bildsignalverarbeitung nach Umwandeln des Erfassungssignals aus der Erfassungssystem-Steuereinheit 23 in ein digitales Bildsignal, wodurch ein Fehler erfasst wird. Die Bildspeichereinheit 31 ist eine Speichereinheit zum Speichern von Fehlerinformationen oder dergleichen, welche in der Bildverarbeitungseinheit 30 ermittelt wurden.
Die Bedieneinheit 8 verfügt über eine grafische Benutzeroberfläche 36 (3) zum Ausführen von Eingabe-/Ausgabevorgängen, eine Gesamt-Steuereinheit 37 zum Ausführen der Steuerung für Eingabe-/Ausgabevorgänge und der Steuerung für die gesamte Halbleiter-Prüfvorrichtung, eine Berechnungseinheit 38 zum Berechnen einer Sekundärelektronenausbeute und einer auftreffenden Energie und ferner eines negativen Potentials und eines positiven Potentials bei der auftreffenden Energie und dergleichen.
Die grafische Benutzeroberfläche 36 verfügt über eine Eingabeeinheit zum Teilen des Wafers 21 in Mikroplättchen und Angeben von Mikroplättchen-Nummern, eine Eingabeeinheit zum Eingeben von Maskeninformationen, eine Eingabeeinheit zum Eingeben einer Störstellendichte des Wafers 21 und dergleichen. Überdies verfügt die grafische Benutzeroberfläche 36 außerdem über eine Ausgabeeinheit zum Klassifizieren von Fehlern in eine erste Fehlergruppe und eine zweite Fehlergruppe anhand der Prüfung des Wafers 21 und Ausgeben des Ergebnisses, eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der Koordinaten und der Größe der ersten Fehlergruppe, eine Ausgabeeinheit zum Extrahieren von Mikroplättchen, in welchen die Koordinaten der ersten Fehlergruppe enthalten sind; eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben einer Fehlerdichte der zweiten Fehlergruppe, eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben elektrischer Eigenschaften der zweiten Fehlergruppe, eine Ausgabeeinheit zum Extrahieren auszusondernder Mikroplättchen und dergleichen.
Die Berechnungseinheit 38 ist eine Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage von Strombeträgen der Primärelektronen 9 und der Sekundärelektronen 10 eine Sekundärelektronenausbeute berechnet und ferner auf der Grundlage der Sekundärelektronenausbeute eine auftreffende Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie ein negatives Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und ein positives Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei dieser auftreffenden Energie berechnet.
Das Innere des elektronenoptischen Systems 2 wird durch das Vakuum-Evakuiersystem 5 auf 10^–7 bis 10^–4 Pa evakuiert. Die Kondensorlinse 12 und die Objektivlinse 13 werden durch die Elektronenlinsen-Steuereinheit 25 von der Bedieneinheit 8 aus gesteuert. Die Ablenkvorrichtung 15 wird durch die Ablenkungs-Steuereinheit 24 von der Bedieneinheit 8 aus gesteuert. Die Gegenelektrode 16 wird durch die Elektroden-Steuereinheit 27 von der Bedieneinheit 8 aus gesteuert.
Nachdem die Primärelektronen 9 des aus der Elektronenkanone 11 emittierten Elektronenstrahls mittels der Elektronenstrahl-Steuereinheit 22 durch die Kondensorlinse 12 konvergiert wurden, werden die resultierenden Elektronen durch die Ablenkvorrichtung 15 abgelenkt und gelangen sie durch die Objektivlinse 13 zur Oberfläche des zu prüfenden Wafers 21. Für durch die Primärelektronen 9 verursachte und aus der Oberfläche des Wafers 21 emittierte Sekundärelektronen (oder reflektierte Elektronen) 10 wird durch die Gegenelektrode 16 eine positive Spannung (VP) oder negative Spannung (VN) eingestellt, wodurch deren Bahn gesteuert wird.
Der zu prüfende Wafer 21 wird auf dem Waferhalter 20 befestigt. Überdies kann der Waferhalter 20 durch den XY-Tisch 19 in der XY-Richtung bewegt werden. Ferner wird durch die Bremsspannungs-Steuereinheit 26 eine Bremsspannung (Vr) an den zu prüfenden Wafer 21 angelegt.
Die Sekundärelektronen (oder reflektierten Elektronen) 10 werden durch die Reflexionsplatte 33 reflektiert und in den Detektor 14 geleitet. Der Detektor 14 erfasst die in ihn geleiteten Sekundärelektronen (oder reflektierten Elektronen) 10 und gibt ein Erfassungssignal derselben an die Erfassungssystem-Steuereinheit 23 aus. Die Erfassungssystem-Steuereinheit 23 sendet das durch den Detektor 14 erfasste Erfassungssignal an die Bildverarbeitungseinheit 30. In der Bildverarbeitungseinheit 30 wird eine A/D-Wandlung zum Umwandeln des durch den Detektor 14 erfassten Erfassungssignals in ein digitales Bildsignal ausgeführt, und danach wird eine Fehlerermittlung zum Ermitteln eines Fehlers durch Ausführen einer Bildsignalverarbeitung durchgeführt. Diese ermittelten Fehlerinformationen (Arten von Fehlern, Größen und Koordinaten) werden in der Bildspeichereinheit 31 gespeichert.
<Halbleiter-Prüfverfahren>
Nun wird ein Halbleiter-Prüfverfahren durch die oben erwähnte Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 unter Verwendung von 2 anhand der 3 und 4 beschrieben. Spezieller wird ein Prüfungsablauf eines Einkristall-Wafers oder eines Einkristall-Wafers mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht durch die in 1 gezeigte Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 beschrieben. 2 ist ein Ablaufplan, welcher ein Beispiel des Prüfungsablaufs des Halbleiter-Prüfverfahrens mittels der Halbleiter-Prüfvorrichtung zeigt. 3 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer grafischen Benutzeroberfläche in der Halbleiter-Prüfvorrichtung zeigt. 4 ist ein erläuterndes Schaubild, welches ein Beispiel zum Ermitteln elektronenoptischer Bedingungen (Ep, VP und VN) im Halbleiter-Prüfverfahren zeigt.
Zuerst werden in einem Prüfungsinformationen-Eingabeprozess (S40) Prüfungsinformationen in die Bedieneinheit 8 eingegeben. Diese Eingabe von Prüfungsinformationen wird über die in 3 gezeigte grafische Benutzeroberfläche 36 ausgeführt. Prüfungsinformationen 130 werden als eine Liste mit Aufklappmenüs und Kontrollkästchen (Eingabespalte 131a für Prüfpunkte der ersten Fehlergruppe, Eingabespalte 131b für Prüfpunkte der zweiten Fehlergruppe) und dergleichen angezeigt oder können direkt von Hand eingegeben werden.
Eine Prüfpunkt-Eingabespalte 133 dient zum Eingeben von Arten zu prüfender Fehler, zum Beispiel Oberflächenerhebungsfehler (konkaver Fehler), Oberflächengrübchenfehler (konvexer Fehler), Stufenbündelung, Karottenfehler, Kometenfehler, Dreiecksfehler, Basisebenen-Versetzung, Stapelfehler, durchdringende Schraubenversetzung, durchdringende Stufenversetzung und dergleichen. Ferner kann der Benutzer willkürlich einen Fehlerpunkt zu diesen hinzufügen. Überdies können Makrofehler (Oberflächenerhebungsfehler (konkaver Fehler), Oberflächengrübchenfehler (konvexer Fehler), Stufenbündelung, Karottenfehler, Kometenfehler und Dreiecksfehler) und Basisebenen-Fehler (Basisebenen-Versetzung und Stapelfehler) als eine erste auszuwählende Fehlergruppe definiert werden. Ferner können durchdringende Versetzungen (durchdringende Schraubenversetzung und durchdringende Stufenversetzung) als eine zweite auszuwählende Fehlergruppe definiert werden.
Dann werden Zusammensetzung 137a, Wafergröße 137b, Aufbau 137c, Störstellendichte 137d eines waferspezifischen Gebiets und dergleichen des zu prüfenden Wafers 21 in eine Probestückinformationen-Eingabespalte 132 eingegeben. In dem in 3 gezeigten Beispiel sind SiC (Siliciumcarbid) und dergleichen als die Zusammensetzung 137a des Wafers 21 gezeigt. Als Wafergröße 137b sind 3 Inch, 8 Inch und dergleichen gezeigt. Als Aufbau 137c sind ein Einkristall-Wafer und ein Einkristall-Wafer mit einer Epitaxieschicht gezeigt. Im Fall des Einkristall-Wafers wird dessen Dicke eingegeben, und im Fall des Einkristall-Wafers mit einer Epitaxieschicht werden die jeweiligen Dicken der Epitaxieschicht und des Einkristall-Wafers eingegeben. Als die Störstellendichte 137d eines waferspezifischen Gebiets werden für jedes der Gebiete einschließlich eines aktiven Gebiets und weiterer Gebiete 1 und 2 der n-Typ oder der p-Typ des Leitfähigkeitstyps und der Wert der Störstellendichte eingegeben.
Dann werden Eingaben zum Einstellen von Prüfgebieten in eine Prüfgebiet-Einstellspalte 134 ausgeführt. Das Prüfgebiet kann die gesamte Waferoberfläche sein. Überdies ist es auch möglich, die zu prüfenden Gebiete auf der Grundlage geteilter Mikroplättchen 135 an der grafischen Benutzeroberfläche auszuwählen. Mikroplättchen-Nummern werden zur Auswahl angegeben. Ferner ist es auch möglich, auf der Grundlage von Maskeninformationen eines Elementefertigungsprozesses durch Eingeben der Anordnung in eine Mikroplättchen-Anordnungsinformationen-Einstellspalte 136 eine Anordnung auszuwählen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Koordinaten direkt einzugeben.
Nach Abschluss der Eingabe der Prüfungsinformationen 130 wie oben beschrieben wird die Prüfung durch Angeben (Anklicken) einer in der grafischen Benutzeroberfläche 36 in 3 vorgesehenen Schaltfläche „Prüfung starten” gemäß der Steuerung durch die Gesamt-Steuereinheit 37 und das Steuerungssystem 6 automatisch gestartet. Überdies kann die Prüfung, wenn sie gestoppt werden muss, durch Angeben einer Schaltfläche „Prüfung stoppen” gestoppt werden.
Dann wird ein zu prüfender Wafer 21 in eine Waferkassette des Wafertransportsystems 4 in der Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 gelegt. Eine Platte oder eine Vielzahl von Platten von Prüfwafern kann bzw. können in die Waferkassette gelegt werden. Es ist zu beachten, dass dieser Vorgang vor oder nach der Eingabe (S40) der Prüfungsinformationen 130 ausgeführt werden kann.
Dann wird der Wafer 21 in einem Waferladeprozess (S41) in den Waferhalter 20 auf dem XY-Tisch 19 der Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 geladen.
Dann werden in einem Prozess zur Einstellung der elektronenoptischen Bedingungen (S42) elektronenoptische Bedingungen des elektronenoptischen Systems 2 eingestellt. Die elektronenoptischen Bedingungen enthalten Ep, VP, VN und dergleichen, welche im folgenden noch beschrieben werden. Überdies werden diese Bedingungen auf der Grundlage der oben erwähnten Prüfungsinformationen 130 automatisch ermittelt. Ferner können sie von Hand eingegeben werden.
Dann wird in einem Elektronenstrahl-Justierprozess (S43) ein aus der Elektronenkanone 11 zu emittierender Elektronenstrahl justiert. Die Justierung des Elektronenstrahls enthält die Justierungen von optischer Achse, Fokussierung und Astigmatismus und dergleichen. Die Justierung des Elektronenstrahls kann automatisch ausgeführt werden.
Dann wird der zu prüfende Wafer 21 in einem Waferausrichtprozess (S44) ausgerichtet. Die Ausrichtung entspricht der Ausrichtung zwischen Koordinaten (Xsub, Ysub) des zu prüfenden Wafers 21 und Koordinaten (Xs, Ys) des XY-Tischs 19.
Dann wird in einem Kalibrierprozess (S45) eine Kalibrierung ausgeführt. Als erstes wird anhand von 4 ein Verfahren zum Ermitteln einer auftreffenden Energie Ep beschrieben. Zum Beispiel beträgt der elektrische Strom der Primärelektronen 9 100 pA, beträgt die Spannung Vp –10 kV, beträgt die Bremsspannung Vr –9,7 V und wird ein mittels eines thermischen Oxidationsverfahrens auf einem Silicium-Wafer gebildeter Siliciumdioxid-Film mit einer Filmdicke von 1 Mikrometer als Kalibrierungs-Probestück verwendet. Das Kalibrierungs-Probestück wird auf einem Teil des XY-Tischs 19 angeordnet. Zum Beispiel wird es auf einem Eckteil des XY-Tischs 19 angeordnet. Dann werden Primärelektronen 9 zuerst auf das Kalibrierungs-Probestück gerichtet. Dabei wird, da der Siliciumdioxid-Film positiv geladen ist, ein dem Strombetrag der Primärelektronen 9 gleichwertiger elektrischer Strom aus Sekundärelektronen 10 emittiert. In diesem Fall sind die Sekundärelektronen 10 eine Summe sogenannter „echter Sekundärelektronen” und reflektierter Elektronen. Dabei wird durch Justieren der Verstärkung und des Offset eines mit dem Detektor 14 zum Erfassen der Sekundärelektronen 10 verbundenen Vorverstärkers eine Ausgangsspannung so eingestellt, dass sie zum Beispiel 1 V beträgt.
Dann, nach Bestätigen, dass eine Ausgangsspannung zu dem Zeitpunkt, zu welchem der elektrische Strom der Primärelektronen 9 auf 200 pA eingestellt wird, gleich 2 V wird, und anschließendem Bestätigen, dass eine Ausgangsspannung zu dem Zeitpunkt, zu welchem der elektrische Strom der Primärelektronen 9 auf 50 pA eingestellt wird, gleich 0,5 V wird, wird die Linearität des Detektors 14 bestätigt. Im Fall, dass keine Linearität erreicht wird, wird die Verstärkung so justiert, dass sich eine Ausgangsspannung ergibt, durch welche die Linearität des Verstärkers erreicht werden kann. Auf die oben erwähnte Weise kann eine Umwandlung des Strombetrags der Sekundärelektronen 10 aus der Ausgangsspannung des Verstärkers erfolgen. Die oben erwähnte Kalibrierung (S45) kann automatisch ausgeführt werden oder durch Bilden einer Formulierung durch den Benutzer selbst ausgeführt werden.
Dann wird der zu prüfende Wafer 21 (in diesem Fall ein Siliciumcarbid-Einkristall-Wafer) mit den Primärelektronen 9 bestrahlt. Unter den Bedingungen, dass der elektrische Strom der Primärelektronen 9 auf 100 pA eingestellt ist und Vp auf –10 kV eingestellt ist, wird der elektrische Strom der Sekundärelektronen 10 gemessen, während Vr von –9,9 kV auf 0 V geändert wird. Die Messung wird automatisch oder von Hand ausgeführt. Die Sekundärelektronenausbeute (auch als Gesamt-Elektronenausbeute bezeichnet) ist durch den Quotienten Sekundärelektronen-Strom/Primärelektronen-Strom gegeben. Die Energie der Primärelektronen 9 ist durch (Vr – Vp) Elektronenvolt (eV) gegeben.
4 zeigt ein Beispiel einer Sekundärelektronenausbeute-Kurve 64, in welcher die Abhängigkeit der Sekundärelektronenausbeute von der auftreffenden Energie (Energie Ep von Primärelektronen 9) aufgetragen ist. In 4 ist die Energie Ep der Primärelektronen 9 auf der Abszissenachse aufgetragen und ist die Erfassungsspannung der Sekundärelektronen-Emission auf der Ordinatenachse aufgetragen. Eine Energie 65 der Primärelektronen 9, bei welcher die Sekundärelektronenausbeute auf 1 eingestellt ist, ist als eine Referenzenergie E1 definiert, und ein Bezugszeichen 63 bezeichnet eine Referenzenergie E2. Bezüglich der Ausgangssignalspannung aus dem Detektor 14 ist die Referenzsignalspannung auf 1 V eingestellt. Ep ist eine Energie, welche höher als die Referenzenergie E1 und niedriger als die Referenzenergie E2 ist, und Ep ist auf 1 kV eingestellt. Die Sekundärelektronenemissions-Erfassungsspannung 61 beträgt 1,8 V.
Dann wird das elektrische Potential VP der Gegenelektrode 16 auf 2 kV eingestellt, um es als ein elektrisches Potential zum Anziehen der Sekundärelektronen 10 zum Detektor 14 hin zu verwenden, und das elektrische Potential VN der Gegenelektrode 16 ist eine Spannung, welche bewirkt, dass die Sekundärelektronenemissions-Erfassungsspannung kleiner als 1 V wird, und wird auf (Vr –50 V) eingestellt, um das elektrische Potential zu bilden, welches die Sekundärelektronen 10 dazu bringt, zur Oberflächenseite des Wafers 21 zurückzukehren. Durch Anlegen von VN wird die Sekundärelektronenemissions-Erfassungsspannung 62 auf 0,9 V eingestellt. Nämlich bezeichnet 61 die Sekundärelektronenemissions-Erfassungsspannung unter der Bedingung „VP” und bezeichnet 62 die Sekundärelektronenemissions-Erfassungsspannung unter der Bedingung „VN”.
Dann wird in einem Prüfbilderfassungs-Prozess (S46) ein Prüfbild erfasst. Als das Prüfbild wird durch Bewegen des XY-Tischs 19 auf der Grundlage der Prüfungsinformationen 130, Ablenken der Primärelektronen 9 in der XY-Richtung durch die Ablenkvorrichtung 15 und Erfassen des Signals der Sekundärelektronen 10 durch den Detektor 14 synchron mit der Ablenkung der Primärelektronen 9 in der Bildverarbeitungseinheit 30 ein Bild erfasst. Die Bewegung des XY-Tischs 19 und die Ablenkung der Primärelektronen 9 können unabhängig ausgeführt werden oder können miteinander zusammenhängend ausgeführt werden. Überdies kann das Signal der Sekundärelektronen 10, wie später noch anhand von 5 beschrieben wird, durch Einstellen einer Tischbewegungsrichtung 75 so, dass sie senkrecht zu einer Elektronenstrahl-Abtastrichtung 74 der Primärelektronen 9 verläuft, während die Ablenkung der Primärelektronen 9 und die Bewegung des XY-Tischs 19 synchronisiert werden, gewonnen werden. In diesem Fall wird auf dem zu prüfenden Wafer 21 ein Referenzpunkt vorab so eingestellt, dass die Tischkoordinaten (Xs, Ys) und die Primärelektronen-Abtastkoordinaten (Xe, Ye) in Übereinstimmung miteinander gebracht werden. Die Waferkoordinaten (Xsub, Ysub) sind durch (Xs + Xe, Ys + Ye) gegeben.
Dann wird in einem Prüfverarbeitungsbild-Ausgabeprozess (S47) auf der Grundlage der oben erwähnten Referenzsignalspannung bezüglich der Ausgangssignalspannung aus dem Detektor 14 ein Prüfverarbeitungs-Bild, welches einer Bildverarbeitung durch ein Schwellenwert-Filter unterzogen wurde, ausgegeben.
Dann werden auf der Grundlage der Prüfungsinformationen 130 in einem Fehlerkoordinaten-Extraktionsprozess (S48) Prüfbilder und Prüfverarbeitungs-Bilder unter den verschiedenen elektronenoptischen Bedingungen erfasst und wird eine einem Fehler entsprechende Form erfasst und werden Fehlerkoordinaten wie Scheitelkoordinaten, Schwerpunktkoordinaten und dergleichen extrahiert.
Dann werden in einem Fehlerklassifizierungsprozess (S49) auf der Grundlage einer Mustererkennung von Fehlerformen Fehler klassifiziert.
Dann wird in einem Fehlerverteilungskarten-Bildungsprozess (S50) eine Fehlerverteilungskarte für jeden der Fehler automatisch gebildet.
Dann werden in einem Fehleranalyseprozess (S51) auf der Grundlage des Werts von Eingaben (S40) der Prüfungsinformationen 130 und der Prüfbilder Analyseprozesse für die Dichte der Fehler und die elektrischen Eigenschaften ausgeführt.
Die oben erwähnten Prozesse der Prüfverarbeitungsbild-Ausgabe, Fehlerkoordinaten-Extraktion, Fehlerklassifizierung, Fehlerkartenbildung und Fehleranalyse können durch einen Computer der Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt werden. Überdies können diese mittels eines über ein Netz angeschlossenen Computers ausgeführt werden. Durch Verbinden einer Vielzahl von Prüfvorrichtungen miteinander über ein Netz kann ferner eine Vielzahl von Prüfwafern parallel geprüft werden.
Dann werden die Prüfungsergebnisse in einem Prüfungsergebnis-Ausgabeprozess (S52) an die Bedieneinheit 8 ausgegeben. Die Ausgaben der Prüfungsergebnisse erfolgen über die in 3 gezeigte grafische Benutzeroberfläche 36. Als die Prüfungsergebnisse werden eine Fehlerdichteergebnis-Ausgabe 140, eine Fehlerverteilungs-Ausgabe 141 der ersten Fehlergruppe, eine Fehlerverteilungs-Ausgabe 142 der zweiten Fehlergruppe, eine Ausgabe 143 elektrischer Eigenschaften von Fehlern der zweiten Fehlergruppe und dergleichen angezeigt. Als die Fehlerdichteergebnis-Ausgabe 140 werden die Fehlerdichten jedes des Makrofehlers, der Stapelfehler, der Basisebenen-Versetzung, der durchdringenden Schraubenversetzung und der durchdringenden Stufenversetzung für jedes Gebiet der gesamten Oberfläche, aktiv und andere 1, angezeigt. Als die Ausgabe 143 elektrischer Eigenschaften von Fehlern der zweiten Fehlergruppe werden die Kennwerte jeder der durchdringenden Schraubenversetzung und der durchdringenden Stufenversetzung angezeigt. Diese Prüfungsergebnisse werden später ausführlich beschrieben.
Dann wird der Prüfwafer in einem Waferentladeprozess (S53) entladen. Wenn es einen weiteren Prüfwafer gibt, wird der Wafer dann geladen und der oben erwähnten Prüfung unterzogen. Der oben erwähnte Prozess wird wiederholt, bis alle Prüfwafer abgeschlossen sind.
<Verfahren zum Erfassen der ersten Fehlergruppe>
Nun wird anhand von 5, 6A, 6B, 6D, 7A und 7B ein Verfahren zum Erfassen der ersten Fehlergruppe mittels der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 und des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens beschrieben. Spezieller wird ein Verfahren zum Erfassen der ersten Fehlergruppe (Makrofehler, Basisebenen-Versetzung und Stapelfehler) des zu prüfenden Einkristall-Wafers mittels der in 1 gezeigten Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 auf der Grundlage des in 2 gezeigten Halbleiter-Prüfverfahren beschrieben.
5 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Wafer-Prüfverfahrens zeigt. In 5 ist der Leitfähigkeitstyp eines zu prüfenden Prüfwafers 70 ein n-Typ. Die Störstellendichte des Prüfwafers 70 beträgt 2 × 10¹⁵ cm^–3. Eine erste Orientierungs-Abflachung 72 des Prüfwafers 70 entspricht einer Richtung [1 –1 0 0], und eine zweite Orientierungs-Abflachung 73 entspricht einer Richtung [–1 –1 2 0]. Das Prüfgebiet des Prüfwafers 70 ist mit einem Gittermuster in Mikroplättchen 71 geteilt. Jedes der Mikroplättchen 71 bildet vorzugsweise ein Bildungsgebiet eines einzelnen Halbleiterelements. Die erste Orientierungs-Abflachung 72 wird so auf die X-Richtung des XY-Tischs 19 ausgerichtet, und die zweite Orientierungs-Abflachung 73 wird so auf die Y-Richtung des XY-Tischs 19 ausgerichtet, dass der Prüfwafer 70 am XY-Tisch 19 befestigt wird.
Um die Energie Ep der Primärelektronen 9 auf 1 keV einzustellen, wird Vp auf –10 kV eingestellt und wird Vr auf –9 kV eingestellt. Das elektrische Potential VN der Gegenelektrode 16 wird auf –9,05 kV eingestellt, und der elektrische Strom der Primärelektronen 9 wird auf 100 pA eingestellt. Die Primärelektronen 9 tasten mittels der Ablenkvorrichtung 15 die Oberfläche des Prüfwafers 70 in der X-Richtung und in der Y-Richtung ab. Synchron mit dem Abtasten der Primärelektronen 9 wird ein Signal der Sekundärelektronen 10 erfasst. Überdies kann ein Bild durch Durchführen des Abtastens der Primärelektronen 9 in der Y-Richtung (Elektronenstrahl-Abtastrichtung 74) und Bewegen des XY-Tischs 19 in der X-Richtung (Tischbewegungsrichtung 75), wie in 5 gezeigt, synchron mit dem Abtasten der Primärelektronen 9 und der Bewegung des XY-Tischs 19 erfasst werden. Ferner ist es auch möglich, das Abtasten der Primärelektronen 9 in der X-Richtung durchzuführen und den XY-Tisch 19 in der Y-Richtung zu bewegen.
Ein Referenzpunkt wird vorab auf dem Prüfwafer 70 eingestellt, und die Tischkoordinaten (Xs, Ys) und die Primärelektronen-Abtastkoordinaten (Xe, Ye) werden in Übereinstimmung miteinander gebracht. Die Waferkoordinaten (Xsub, Ysub) sind durch (Xs + Xe, Ys + Ye) gegeben. Wenn die erste Orientierungs-Abflachung 72 und die zweite Orientierungs-Abflachung 73 am Prüfwafer 70 angebracht sind, wird die X-Richtung des XY-Tischs 19 auf die Richtung der ersten Orientierungs-Abflachung 72 ausgerichtet und wird die Y-Richtung des XY-Tischs 19 auf die Richtung der zweiten Orientierungs-Abflachung 73 ausgerichtet. In der Prüfgebiet-Einstellspalte 134 der in 3 gezeigten grafischen Benutzeroberfläche 36 wird ein dem Element entsprechendes Mikroplättchen 135 eingestellt.
6A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Bilds zeigt, durch welches Fehler geprüft werden. 6B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Bildverarbeitung zeigt, durch welche Fehler einer ersten Fehlergruppe geprüft werden. 6D ist eine erläuternde Ansicht, welche ein weiteres Beispiel eines Bilds zeigt, durch welches Fehler der ersten Fehlergruppe geprüft werden.
6A ist eines der Prüfbilder, durch welche Waferfehler geprüft werden. Fehler (durchdringende Versetzung 82, Stapelfehler 80 und Basisebenen-Versetzung 81), welche nicht mit dem optischen Mikroskop 34 geprüft werden können, sind in dem Bild enthalten. 6D zeigt ein Prüfbild an einer anderen Stelle auf dem Wafer, und ein Bezugszeichen 86 bezeichnet ein mittels des optischen Mikroskops 34 der vorliegenden Prüfvorrichtung beobachtetes Optikmikroskop-Bild. Dem Optikmikroskop-Bild 86 entsprechende erste Prüfbilder erfasster Makrofehler 87 und 88 der Größe von mehreren hundert Mikrometern sind mit 91a und 91b bezeichnet. Nämlich entspricht der Fehlerteil (Endteil 87 des Makrofehlers) des Optikmikroskop-Bilds 86 dem Fehlerteil (obersten Teil 90 des Makrofehlers) des ersten Prüfbilds 91a, und in ähnlicher Weise entspricht der Fehlerteil (Makrofehler 88) des Optikmikroskop-Bilds 86 dem Fehlerteil (untersten Teil 89 des Makrofehlers) des ersten Prüfbilds 91b. Der Makrofehler kann unter Verwendung lediglich des optischen Mikroskops 34 der vorliegenden Prüfvorrichtung geprüft werden.
Dann wird eine Bildverarbeitung ausgeführt. Eine Referenzsignalspannung ist bezüglich der Ausgangs-Prüfsignalspannung aus dem Detektor 14 auf 1 V eingestellt. 6B zeigt ein durch Ausführen eines Schwellenwert-Filterprozesses an einem Signal mit einer Ausgangs-Prüfsignalspannung von 1,5 V oder mehr bezüglich des Prüfbilds in 6A gewonnenes erstes A-Bild. Auf die gleiche Weise lässt sich, bezüglich der Prüfbilder 91a und 91b in 6D, durch Ausführen des Schwellenwert-Filterprozesses an einem Signal mit 1,5 V oder mehr das erste A-Bild gewinnen. Durch Extrahieren einer punktförmigen Form 84 und einer vieleckigen Form 83 des in 6B gezeigten ersten A-Bilds lässt sich die Verteilung der ersten Fehlergruppe gewinnen. Die punktförmige Form 84 zeigt eine Basisebenen-Versetzung 81 an, und die vieleckige Form 83 zeigt einen Stapelfehler 80 an. Insbesondere können Formen von 100 Mikrometern oder mehr als Makrofehler extrahiert werden.
7A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel der Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe zeigt. 7B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Unterscheidungsverteilung der ersten Fehlergruppe zeigt.
7A zeigt eine Ausgabe der Fehlerverteilung 101 der Basisebenen-Fehler 103 (Δ-Zeichen) und Makrofehler 102 (O-Zeichen) enthaltenden ersten Fehlergruppe. 7B zeigt eine Ausgabe der Verteilung, in welcher keine Fehler in der ersten Fehlergruppe enthaltende Mikroplättchen 104 und Fehler in der ersten Fehlergruppe enthaltende Mikroplättchen 105 voneinander unterschieden werden. Wenn die Mikroplättchen auf 6 mm × 6 mm eingestellt sind, beträgt die Gesamtanzahl von Mikroplättchen 76 und werden 30 Stück dieser Mikroplättchen als gute Mikroplättchen unterschieden, so dass der fehlerfreie Anteil 39,4% beträgt. Wenn die Mikroplättchen auf 3 mm × 3 mm eingestellt sind, beträgt die Gesamtanzahl von Mikroplättchen 304 und sind die guten Mikroplättchen 238 Stück, so dass der fehlerfreie Anteil 78,2% beträgt. Im Halbleiterelement zur Verwendung bei Leistungssteuerung muss nämlich, wenn ein Nennstrom größer wird, die Mikroplättchen-Fläche größer sein. Durch die Prüfung der vorliegenden Ausführungsform kann die Waferqualität gemäß dem Nennwert des Halbleiterelements ermittelt werden.
<Verfahren zum Erfassen der zweiten Fehlergruppe>
Nun wird anhand von 6C und 8 ein Verfahren zum Erfassen der zweiten Fehlergruppe mittels der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 und des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens beschrieben. Spezieller wird das Verfahren zum Erfassen der zweiten Fehlergruppe unter Verwendung des in 6A gezeigten Prüfbilds beschrieben. Die zweite Fehlergruppe enthält durchdringende Schraubenversetzungen und durchdringende Stufenversetzungen. Eine einzige durchdringende Versetzung verursacht keinen fatalen Fehler, aber bei einer Anhäufung könnte ein fataler Fehler verursacht werden. Aus diesem Grund wird in der Prüfung die Fehlerdichte von Mikroplättchen ausgewertet.
6C ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Bildverarbeitung zeigt, durch welche Fehler der zweiten Fehlergruppe geprüft werden. 8 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Fehlerverteilung der zweiten Fehlergruppe zeigt.
Bezüglich des oben erwähnten ersten Prüfbilds (durchdringende Versetzung 82) in 6A zeigt 6C ein durch Ausführen eines Schwellenwert-Filterprozesses an einem Signal mit einer Ausgangs-Prüfsignalspannung von 0,5 V oder weniger gewonnenes erstes B-Bild. In 6C zeigt jede punktförmige Form 85 eine durchdringende Versetzung an. 8 zeigt eine ebenenbezogene Waferverteilung durchdringender Versetzungen, das heißt, eine Fehlerverteilung 110 der zweiten Fehlergruppe. In 8 entspricht eine Vergrößerung der mit einem Bezugszeichen 111 bezeichneten Mikroplättchen einer mit einem Bezugszeichen 112 bezeichneten vergrößerten Ansicht (vergrößerten Ansicht einer Fehlerverteilung von Mikroplättchen). Durch diese Bildverarbeitung und Fehlerverteilung kann man die Dichte durchdringender Versetzungen 113 von 1,9 × 10³ cm^–2 erhalten.
<Verfahren zum Unterscheiden von durchdringender Schraubenversetzung und durchdringender Stufenversetzung in der Fehlereigenschaften-Analyse der zweiten Fehlergruppe>
Nun wird anhand von 9A ein Verfahren zum Unterscheiden durchdringender Schraubenversetzungen und durchdringender Stufenversetzungen in einer Fehlereigenschaften-Analyse der zweiten Fehlergruppe unter Verwendung der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 und des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens beschrieben.
9A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel zeigt, in welchem eine durchdringende Schraubenversetzung und eine durchdringende Stufenversetzung in einer Fehlereigenschaften-Analyse der zweiten Fehlergruppe unterschieden werden. In 9A bezeichnet ein Bezugszeichen 120 ein erstes Prüfbild an einer anderen Stelle als der unter den Prüfbedingungen in 5 erfassten in 6A. Unterdessen wird ein zweites Prüfbild unter den Bedingungen, dass das elektrische Potential der Gegenelektrode 16 auf positiv geändert und VP auf 2 kV eingestellt ist, erfasst. Ein Bezugszeichen 121 bezeichnet das so erfasste (an derselben Stelle wie das erste Prüfbild gewonnene) zweite Prüfbild.
Das erste Prüfbild 120 und das an derselben Stelle gewonnene zweite Prüfbild 121 werden miteinander verglichen. Ein Kontrast 122b, welcher eine durchdringende Schraubenversetzung des ersten Prüfbilds 120 anzeigt, und ein Kontrast 123b, welcher eine durchdringende Schraubenversetzung des zweiten Prüfbilds 121 anzeigt, sind gleichwertige Kontraste. In diesem Fall lässt sich das Vorliegen der durchdringenden Schraubenversetzung mittels eines Kaliumhydroxid verwendenden Ätzverfahrens bestätigen. Überdies unterscheidet sich ein Kontrast 122a, welcher die durchdringende Stufenversetzung des ersten Prüfbilds 120 anzeigt, stark von einem Kontrast 123a, welcher die durchdringende Stufenversetzung des zweiten Prüfbilds 121 anzeigt. In diesem Fall lässt sich das Vorliegen der durchdringenden Stufenversetzung mittels eines Kaliumhydroxid verwendenden Ätzverfahrens bestätigen. Nämlich durch Vergleichen des ersten Prüfbilds 120 mit dem zweiten Prüfbild 121 können die durchdringende Schraubenversetzung und die durchdringende Stufenversetzung unterschieden werden.
Außerdem lässt sich im ersten Prüfbild 120 und im zweiten Prüfbild 121, wie im oben erwähnten Fall von 8, die Verteilung der durchdringenden Schraubenversetzungen und der durchdringenden Stufenversetzungen mittels der durch Ausführen eines Schwellenwert-Filterprozesses an einem Signal mit einer Ausgangs-Prüfsignalspannung von 0,5 V oder weniger gewonnenen Bilder gewinnen.
Aus den obigen Beschreibungen ist ersichtlich, dass helle Gebiete des ersten Prüfbilds Makrofehlern und Basisebenen-Fehlern entsprechen und dunkle Punkte durchdringenden Versetzungen entsprechen. Überdies ist außerdem ersichtlich, dass dunkle Punkte im zweiten Prüfbild durchdringenden Schraubenversetzungen entsprechen. Ferner ist außerdem ersichtlich, dass nach Entfernen der dunklen Punkte des zweiten Prüfbilds aus den dunklen Punkten des ersten Prüfbilds übriggebliebene dunkle Punkte durchdringenden Stufenversetzungen entsprechen.
<Verfahren zum Erfassen von Ladungseigenschaften der durchdringenden Versetzung>
Nun wird anhand der 9B, 10A und 10B ein Verfahren zum Erfassen von Ladungseigenschaften der durchdringenden Versetzung unter Verwendung des oben erwähnten ersten Prüfbilds 120 und zweiten Prüfbilds 121 in 9A beschrieben.
9B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Kontrastprofils einer durchdringenden Versetzung zeigt. 10A ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel zeigt, in welchem in einem n-Halbleiter, in welchem Donatorionen und Elektronen vorliegen, eine durchdringende Versetzung gebildet ist. 10B ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Energiebands in 10A zeigt.
In 9B bezeichnet ein Bezugszeichen 124 ein Profil eines Kontrasts der durchdringenden Versetzung des ersten Prüfbilds 120 und bezeichnet 125 ein Profil eines Kontrasts der durchdringenden Versetzung des zweiten Prüfbilds 121. Eine einem dunklen punktförmigen Kontrast entsprechende Breite 127 oder 129 (Profilbreite) ist eine Breite eines Verarmungsgebiets.
10A ist eine schematische Ansicht, welche einen Fall zeigt, in welchem eine durchdringende Versetzung 150 in einem n-Halbleiter, in welchem Donatorionen 151 und Leitungselektronen 152 vorliegen, gebildet ist, und 10B zeigt ein Energieband derselben. Ein Fehlerniveau 162 der Versetzung wird auf einer niedrigeren Position als ein Fermi-Niveau 160 gebildet, und wenn ein Elektron 158 vom Fehlerniveau 162 eingefangen wird, nimmt die Coulomb-Energie zu und wird ein verarmter Teil nahe der Versetzungslinie gebildet. In diesem Fall werden, wie in 10A gezeigt, Elektronen in gleichen Abständen eines durchschnittlichen Abstands (a) 155 durch die Versetzung eingefangener Elektronen 154 eingefangen und wird ein Verarmungsgebiet von einer zylindrischen Form mit einem Verarmungsradius (R) 153 gebildet. Der Verarmungsradius R wird aus Profilen dunkler punktförmiger Kontraste, welche durchdringende Versetzungen des ersten Prüfbilds 120 und des zweiten Prüfbilds 121 anzeigen, gemessen.
9B zeigt ein Streckenprofil 124 des Kontrasts 122b, welcher die durchdringende Schraubenversetzung anzeigt, und ein Streckenprofil 125 des Kontrasts 123a, welcher die durchdringende Stufenversetzung anzeigt. Das R der Breite (2R) 127 im Streckenprofil 124 beträgt 325 nm, und das R der Breite (2R) 129 im Streckenprofil 125 beträgt 180 nm. In diesem Fall stellt die Längsachse der Streckenprofile 124 und 125 einen Fehler SN dar und wird dieser durch [Helligkeit des normalen Teils (Hintergrunds) – Helligkeit des Fehlerteils]/[Standardabweichung der Helligkeit des normalen Teils] definiert.
Unter Verwendung des in 9B gemessenen R wird die Ionisierungsenergie E₀ einer Elektronenfalle ermittelt. Aus 10B ist E₀ durch Gleichung (1) gegeben.
[Gleichung 1]

E₀ = ΔE_FT + ΔE_CF + qΦ (1)

In diesem Fall stellt ΔE_FT eine Energiedifferenz 161 zwischen dem Fermi-Niveau 160 und dem Fallenfehlerniveau (Ed) 162 dar, stellt ΔE_CF eine Energiedifferenz 163 zwischen dem Fermi-Niveau 160 und einem Leitungsband 156 dar und ist qΦ eine Potentialbarriere 159. Es ist zu beachten, dass 157 ein Valenzband bezeichnet. ΔE_CF ist durch Gleichung (2) gegeben. [Gleichung 2]
Hier erhält man bei Ersetzung durch die Bandlücke von Siliciumcarbid E_g = 3,26 eV die Störstellendichte N_d = 7,85 × 10¹⁴/cm3, die wahre Ladungsträgerdichte n_i = 8,2 × 10^–9/cm³ und T = 300 K, ΔE_CF = 0,26 eV. Die lineare Ladungsdichte Q₀ im Versetzungskern eingefangener Elektronen (= Q/a) ist, auf der Grundlage von Ladungsneutralisierungsbedingungen, durch Gleichung (3) gegeben.
[Gleichung 3]

Q₀ = qN_DπR² (3)

ΔE_FT ist durch Gleichung (4) gegeben, und qΦ ist durch Gleichung (5) gegeben. [Gleichung 4]
[Gleichung 5]
Auf diese Weise erhält man die Potentialbarriere der durchdringenden Schraubenversetzung (Kontrast 122b) von 0,29 eV und die Potentialbarriere der durchdringenden Stufenversetzung (Kontrast 123a) von 0,05 eV. Die oben erwähnten Ergebnisse werden in die Ausgabe 143 elektrischer Eigenschaften von Fehlern der zweiten Fehlergruppe der in der oben erwähnten 3 gezeigten grafischen Benutzeroberfläche 36 ausgegeben und für die Elementauslegungssimulation wirkungsvoll genutzt, so dass der Nennstrom und die Nennspannung festgelegt werden können.
<Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements>
Nun wird anhand der 11 bis 13 ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements unter Verwendung der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 und des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens, welche in 1 bis 10 gezeigt sind, beschrieben. Spezieller wird ein Verfahren zum Herstellen eines Siliciumcarbid-Halbleiterelements, welches frei von typischen Auswirkungen der Fehler ist, beschrieben.
11 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterelements zeigt. 12 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Mikroplättchens zeigt. 13 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel einer Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe zeigt.
In dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements in 11 wird zuerst, unter Verwendung der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung in 1 und des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens in 2, ein erster Prüfprozess zum Erfassen einer Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe für einen n-Siliciumcarbid-Wafer 180 ausgeführt.
Dann wird mittels eines chemischen Aufdampfverfahrens oder dergleichen eine n^–-Siliciumcarbid-Epitaxieschicht 181 auf der Oberfläche des n-Siliciumcarbid-Wafers 180 gebildet. Ein zweiter Prüfprozess zum Erfassen der Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe wird, unter Verwendung der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung in 1 und des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens in 2, für die Siliciumcarbid-Epitaxieschicht 181 ausgeführt. Hier wird die Tatsache, dass die Basisebenen-Fehler unter den Fehlern des Siliciumcarbid-Wafers 180 zurückgehen, bestätigt. Dabei ändern sich die Epitaxie-Bedingungen, wenn die Basisebenen-Fehler gleich bleiben oder zunehmen.
Überdies wird im Fall, dass der Prozess zur Herstellung des Halbleiterelements von einem Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht ausgehend gestartet wird, die Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe im zweiten Prüfprozess erfasst und wird der oben erwähnte, anhand von 7B beschriebene fehlerfreie Anteil auf der Grundlage der Mikroplättchen-Größe erfasst. Die Wafer, deren fehlerfreier Anteil die Bedingung nicht erfüllt, werden nicht zur Herstellung verwendet. Vorzugsweise beträgt der fehlerfreie Anteil 90% oder mehr. Anders ausgedrückt, die Größe von Mikroplättchen wird wünschenswerterweise so eingestellt, dass die fehlerhaften Mikroplättchen 10% oder weniger werden.
Dann wird, um die Fehler der Epitaxieschicht zu inaktivieren, durch Ionenimplantation oder dergleichen in der n^–-Siliciumcarbid-Epitaxieschicht 181 ein implantiertes p-Störstellengebiet 182 gebildet. 12 zeigt ein Beispiel eines dem auf diese Weise gebildeten Halbleiterelement entsprechenden Mikroplättchens. In 12 bezeichnet ein Bezugszeichen 190 ein Mikroplättchen, bezeichnet 191 ein implantiertes p-Störstellengebiet, bezeichnet 192 eine n^–-Driftschicht, bezeichnet 193 einen n-Kanalstopper und bezeichnet 194 einen p-Schutzring. Unter Verwendung der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung und des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens in den 1 bis 10 wird die Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe und der zweiten Fehlergruppe der als eine aktive Schicht dienenden n^–-Driftschicht 192 erfasst.
13 zeigt ein Beispiel der Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe. In einem in 13 gezeigten Teil 210 des Prüfungsergebnisses der ersten Fehlergruppe wird ein Basisebenen-Fehler 204 in einem aktiven Gebiet 205 in einem Mikroplättchen 200 erfasst, und folglich wird das Mikroplättchen 200 als ein fehlerhaftes Mikroplättchen ermittelt. Das fehlerhafte Mikroplättchen betrifft ein als ein fehlerhaftes Element auszusonderndes, schlechtes Mikroplättchen. Da ein Makrofehler 206 in einem aktiven Gebiet 207 in einem Mikroplättchen 201 erfasst wird, wird das Mikroplättchen 201 als das fehlerhafte Mikroplättchen ermittelt. Da ein Basisebenen-Fehler 208 in einem Störstellengebiet 209 in einem Mikroplättchen 202 erfasst wird, wird das Mikroplättchen 202 als ein normales Mikroplättchen ermittelt. Da kein Fehler der ersten Fehlergruppe im aktiven Gebiet in einem Mikroplättchen 203 erfasst wird, wird das Mikroplättchen 203 als ein normales Mikroplättchen ermittelt. Es ist zu beachten, dass es wünschenswert ist, dass der p-Schutzring 194 und der n-Kanalstopper 193 keine Fehler der ersten Fehlergruppe enthalten. Das fehlerhafte Mikroplättchen oder normale Mikroplättchen wird gemäß der Nennspannung eines Halbleiterelements ermittelt. Das fehlerhafte Mikroplättchen wird in einem Sägeprozess nach der Herstellung des Halbleiterelements als fehlerhaftes Element ausgesondert, so dass ein Nachprozess wie eine Einbrennprüfung entfallen kann.
<Halbleiter-Prüfvorrichtung mit Rasterelektronenmikroskop>
Nun wird eine Halbleiter-Prüfvorrichtung mit einem Rasterelektronenmikroskop in der oben erwähnten Halbleiter-Prüfvorrichtung 1 und dem oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahren in 1 bis 10 beschrieben.
In der oben erwähnten, in 1 gezeigten Halbleiter-Prüfvorrichtung ist das mit einem Elektronenrückstreumuster-Detektor, einem Röntgendetektor und einem konvergierten Verarbeitungs-Ionenstrahl ausgestattete Rasterelektronenmikroskop vorgesehen und können Fehlerbeobachtung und physikalische Analysen derselben unter Verwendung des oben erwähnten Halbleiter-Prüfverfahrens in den 3 bis 10 ausgeführt werden. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, zerstörungsfrei Fehler anzugeben und die Fehlerteile mittels des konvergierten Verarbeitungs-Ionenstrahls auszuschneiden und ferner den Aufbau mittels des Transmissionselektronenmikroskops zu analysieren.
<Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform>
Mittels des Halbleiter-Prüfverfahrens, der Halbleiter-Prüfvorrichtung und des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterelements gemäß der vorliegenden, oben beschriebenen Ausführungsform kann eine Vielzahl von Arten von auf dem Wafer 21 gebildeten Fehlern erfasst und unterschieden werden und können auszusondernde Mikroplättchen durch Angeben der Fehler mit hoher Bedeutung und der Koordinaten derselben extrahiert werden. Es ist nämlich möglich, ein Prüfverfahren und eine Prüfvorrichtung bereitzustellen, durch welche die Größe und die Koordinaten eines „Killer defect”, die Dichte durchdringender Versetzungen und ob die durchdringende Versetzung ein „Killer defect” ist oder nicht, auf eine zerstörungsfreie Weise gemessen werden können und fehlerhafte Mikroplättchen in einem Vorprozess bei der Herstellung eines Halbleiterelements ausgesondert werden können, und ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements bereitzustellen, welches keine Auswirkungen der Fehler auf die Elementeigenschaften beinhaltet. Spezieller können die folgenden Wirkungen erzielt werden.

(1) Durch den Prozess von der Prüfbild-Erfassung (S46) bis zur Fehlerklassifizierung (S49) wählt die Gesamt-Steuereinheit 37 eine auftreffende Energie Ep und ein negatives Potential VN aus und führt sie die Steuerung so durch, dass die Primärelektronen 9 die Prüfoberfläche des Wafers 21 abtasten, um die Sekundärelektronen 10 zu erfassen. Dann wird in der Bildverarbeitungseinheit 30 das durch die Steuerung der Gesamt-Steuereinheit 37 gewonnene erste Prüfbild erfasst und können ein Makrofehler, Stapelfehler, eine Basisebenen-Versetzung und eine durchdringende Versetzung, welche im ersten Prüfbild enthalten sind, auf der Grundlage des vorher festgelegten Schwellenwerts des Signalbetrags der Sekundärelektronen 10 durch die Bildverarbeitung unterschieden werden.
(2) Durch den Prozess der Fehlerverteilungskarten-Bildung (S50) und dergleichen werden in der Bildverarbeitungseinheit 30 der Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung als eine erste Fehlergruppe klassifiziert und wird die durchdringende Versetzung als eine zweite Fehlergruppe klassifiziert, so dass die ebenenbezogene Waferverteilung der ersten Fehlergruppe und die ebenenbezogene Waferverteilung der zweiten Fehlergruppe ausgegeben werden können.
(3) Durch den Prozess der Erfassungskoordinatenextraktion (S48) und dergleichen kann in der Bildverarbeitungseinheit 30 ein Gebiet, in welchem die erste Fehlergruppe enthalten ist, bezüglich der durch Teilen eines Wafers in einem Gittermuster gebildeten Gebiete angegeben werden.
(4) Durch den Prozess von der Prüfbild-Erfassung (S46) bis zur Fehlerklassifizierung (S49) wählt die Gesamt-Steuereinheit 37 eine auftreffende Energie Ep und ein positives Potential VP aus und führt sie die Steuerung so durch, dass die Primärelektronen 9 die Prüfoberfläche des Wafers 21 abtasten, um die Sekundärelektronen 10 zu erfassen. Dann wird in der Bildverarbeitungseinheit 30 das durch die Steuerung der Gesamt-Steuereinheit 37 gewonnene zweite Prüfbild erfasst und kann eine im zweiten Prüfbild enthaltene durchdringende Schraubenversetzung einer punktförmigen Form auf der Grundlage des vorher festgelegten Schwellenwerts des Signalbetrags der Sekundärelektronen 10 durch die Bildverarbeitung unterschieden werden.
(5) Durch den Prozess der Fehlerklassifizierung (S49) und dergleichen werden in der Bildverarbeitungseinheit 30 die punktförmige Form des ersten Prüfbilds und die punktförmige Form des zweiten Prüfbilds miteinander verglichen, so dass die durchdringende Schraubenversetzung und die durchdringende Stufenversetzung unterschieden werden können.
(6) Durch den Prozess der Fehleranalyse (S51) und dergleichen können in der Bildverarbeitungseinheit 30 die Ladungseinfangdichte Q₀ und die Potentialbarriere qΦ einer durchdringenden Versetzung auf der Grundlage eines Signalprofils von Sekundärelektronen einer punktförmigen Form ausgegeben werden.
(7) Durch den Prozess der Erfassungskoordinatenextraktion (S48), der Fehlerklassifizierung (S49) und dergleichen können in der Bildverarbeitungseinheit 30, bezüglich einer auf der Grundlage von Maskeninformationen eines Halbleiterelements im Wafer-Mikroplättchen-Gebiet mit einem Gittermuster eingestellten Anordnung, ein Makrofehler, Stapelfehler und eine Basisebenen-Versetzung in einem vorbestimmten Gebiet dieser Anordnung unterschieden werden.
(8) Durch den Prozess von der Prüfbild-Erfassung (S46) bis zur Prüfungsergebnis-Ausgabe (S52) werden einen Makrofehler, Stapelfehler und eine Basisebenen-Versetzung enthaltende Mikroplättchen angegeben und können die angegebenen Mikroplättchen ausgesondert werden.
(9) Durch den Prozess von der Prüfbild-Erfassung (S46) bis zur Prüfungsergebnis-Ausgabe (S52) können Mikroplättchen, in welchen der Makrofehler, Stapelfehler und eine Basisebenen-Versetzung im aktiven Gebiet der Anordnung erfasst wurden, ausgesondert werden.
(10) Durch den Prozess von der Prüfbild-Erfassung (S46) bis zur Prüfungsergebnis-Ausgabe (S52) kann die Größe des Mikroplättchens ermittelt werden, um fehlerhafte, den Makrofehler, Stapelfehler und eine Basisebenen-Versetzung enthaltende Mikroplättchen auf 10% oder weniger zu reduzieren.

Im vorhergehenden wurde die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung gemachte Erfindung auf der Grundlage der Ausführungsformen konkret beschrieben. Jedoch versteht es sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Abwandlungen und Änderungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Zum Beispiel wurden die obigen Ausführungsformen ausführlich beschrieben, um die vorliegende Erfindung leicht verständlich zu machen, und ist die vorliegende Erfindung nicht auf die sämtliche beschriebenen Bestandteile aufweisende Ausführungsform beschränkt. Außerdem kann eine weitere Konfiguration zu einem Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform hinzugefügt werden und kann ein Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform entfernt oder durch eine andere Konfiguration ersetzt werden.
[Zusätzliche Anmerkung]
Die Halbleiter-Prüfvorrichtung der vorliegenden Erfindung verfügt außerdem über die folgenden Eigenschaften. Zusätzlich verfügt das Halbleiter-Prüfverfahren außerdem über die gleichen Eigenschaften.

(1) Eine Halbleiter-Prüfvorrichtung enthält: eine Ladungsteilchenkanone, welche einen Ladungsteilchenstrahl erzeugt; einen Probestück-Halter, welcher ein Probestück hält; eine Ablenkeinheit, welche eine Probestück-Oberfläche mit dem Ladungsteilchenstrahl abtastet; einen Detektor, welcher durch Bestrahlen des Probestücks mit dem Ladungsteilchenstrahl erzeugte Sekundärelektronen erfasst; eine Bildverarbeitungseinheit, welche eine Ausgabe aus dem Detektor als ein Bild verarbeitet; eine Probestückpotential-Steuereinheit, welche ein Potential des Probestücks steuert; eine zwischen dem Probestück und einer Objektivlinse vorgesehene Gegenelektrode; eine Stromversorgungseinheit, welche ein auf der Grundlage des Potentials des Probestücks ermitteltes positives Potential oder negatives Potential an die Gegenelektrode anlegt; eine Ausbeute-Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage des Ladungsteilchenstrahls und eines Strombetrags der Sekundärelektronen eine Sekundärelektronenausbeute berechnet; eine Berechnungseinheit, welche eine auftreffende Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie das negative Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und das positive Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei der auftreffenden Energie auf der Grundlage der Ausgabe der Ausbeute-Berechnungseinheit berechnet; und eine Steuereinheit, welche die auftreffende Energie und das Anlegen des positiven Potentials oder des negativen Potentials an die Gegenelektrode je nach Messbedingungen des Probestücks steuert.
(2) Die Halbleiter-Prüfvorrichtung gemäß dem oben erwähnten Punkt (1) enthält außerdem: eine Prüfpunkt-Eingabeeinheit, in welche Arten von Makrofehlern oder Kristallfehlern des Probestücks als die Messbedingungen des Probestücks eingegeben werden, die Steuereinheit steuert die auftreffende Energie und das Anlegen des positiven Potentials oder des negativen Potentials an die Gegenelektrode bezüglich des Ladungsteilchenstrahls auf der Grundlage der oben erwähnten Eingabe, und die Bildverarbeitungseinheit ermittelt einen Makrofehler und einen Kristallfehler des Probestücks und ermittelt einen fatalen Fehler („Killer defect”) auf der Grundlage einer Vielzahl durch die oben erwähnte Steuerung gewonnener Bilder.
(3) In der Halbleiter-Prüfvorrichtung gemäß dem oben erwähnten Punkt (2) ist das oben erwähnte Probestück ein Einkristall-Wafer oder ein Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht, und quantifiziert die oben erwähnte Bildverarbeitungseinheit die Qualität des Wafers und gibt sie diese aus.
(4) Die Halbleiter-Prüfvorrichtung gemäß dem oben erwähnten Punkt (1) enthält außerdem: eine grafische Benutzeroberfläche, welche Eingabe-/Ausgabevorgänge ausführt, und die grafische Benutzeroberfläche enthält: eine erste Eingabeeinheit, welche den Wafer in Mikroplättchen teilt und Mikroplättchen-Nummern angibt; eine zweite Eingabeeinheit, welche Maskeninformationen eingibt; eine dritte Eingabeeinheit, welche eine Störstellendichte des Wafers eingibt; eine erste Ausgabeeinheit, welche Fehler in eine erste Fehlergruppe und eine zweite Fehlergruppe aus der Waferprüfung klassifiziert und die Ergebnisse ausgibt; eine zweite Ausgabeeinheit, welche Koordinaten und eine Größe der ersten Fehlergruppe ausgibt; eine dritte Ausgabeeinheit, welche Mikroplättchen, welche durch die erste Eingabeeinheit angegeben werden und in welchen Koordinaten der ersten Fehlergruppe enthalten sind, extrahiert; eine vierte Ausgabeeinheit, welche eine Fehlerdichte der zweiten Fehlergruppe in dem durch die erste Eingabeeinheit angegebenen Mikroplättchen ausgibt; eine fünfte Ausgabeeinheit, welche elektrische Eigenschaften der zweiten Fehlergruppe aus einem Profil des durch Prüfen der Sekundärelektronen gewonnenen Bilds der zweiten Fehlergruppe analysiert und das Ergebnis ausgibt; und eine sechste Ausgabeeinheit, welche die auszusondernden Mikroplättchen auf der Grundlage der durch die zweite Eingabeeinheit angegebenen Maskeninformationen und auf der Grundlage der Ausgabe der fünften Ausgabeeinheit extrahiert.

Bezugszeichenliste

1: Halbleiter-Prüfvorrichtung
2: elektronenoptisches System
4: Wafertransportsystem
5: Vakuum-Evakuiersystem
6: Steuerungssystem
7: Bildverarbeitungssystem
8: Bedieneinheit
9: Primärelektronen
10: Sekundärelektronen (oder reflektierte Elektronen)
11: Elektronenkanone
12: Kondensorlinse
13: Objektivlinse
14: Detektor
15: Ablenkvorrichtung
16: Gegenelektrode
19: XY-Tisch
20: Waferhalter
21: Wafer
22: Elektronenstrahl-Steuereinheit
23: Erfassungssystem-Steuereinheit
24: Ablenkungs-Steuereinheit
25: Elektronenlinsen-Steuereinheit
26: Bremsspannungs-Steuereinheit
27: Elektroden-Steuereinheit
30: Bildverarbeitungseinheit
31: Bildspeichereinheit
33: Reflexionsplatte
34: optisches Mikroskop
36: grafische Benutzeroberfläche
37: Gesamt-Steuereinheit
38: Berechnungseinheit
S40: Prüfungsinformationen-Eingabeprozess
S41: Waferladeprozess
S42: Prozess zur Einstellung der elektronenoptischen Bedingungen
S43: Elektronenstrahl-Justierprozess
S44: Waferausrichtprozess
S45: Kalibrierprozess
S46: Prüfbilderfassungs-Prozess
S47: Prüfverarbeitungsbild-Ausgabeprozess
S48: Fehlerkoordinaten-Extraktionsprozess
S49: Fehlerklassifizierungsprozess
S50: Fehlerverteilungskarten-Bildungsprozess
S51: Fehleranalyseprozess
S52: Prüfungsergebnis-Ausgabeprozess
S53: Waferentladeprozess
61: Sekundärelektronenemissions-Erfassungsspannung unter der Bedingung „VP”
62: Sekundärelektronenemissions-Erfassungsspannung unter der Bedingung „VN”
63: Referenzenergie E2
64: Sekundärelektronenausbeute-Kurve
65: Referenzenergie E1
70: Prüfwafer
71: Mikroplättchen
72: erste Orientierungs-Abflachung
73: zweite Orientierungs-Abflachung
74: Elektronenstrahl-Abtastrichtung
75: Tischbewegungsrichtung
80: Stapelfehler
81: Basisebenen-Versetzung
82: durchdringende Versetzung
83: vieleckige Form, welches einen Stapelfehler anzeigt
84: punktförmige Form, welche eine Basisebenen-Versetzung anzeigt
85: punktförmige Form, welche eine durchdringende Versetzung anzeigt
86: Optikmikroskop-Bild
87: Endteil des Makrofehlers
88: Makrofehler
89: unterster Teil des Makrofehlers
90: oberster Teil des Makrofehlers
91a: erstes Prüfbild des obersten Teils des Makrofehlers
91b: erstes Prüfbild des untersten Teils des Makrofehlers
101: Fehlerverteilung der ersten Fehlergruppe
102: Makrofehler
103: Basisebenen-Fehler
104: Mikroplättchen, welches keinen Fehler der ersten Fehlergruppe enthält
105: Mikroplättchen, welches Fehler der ersten Fehlergruppe enthält
110: Fehlerverteilung der zweiten Fehlergruppe
111: Mikroplättchen
112: vergrößerte Ansicht der Fehlerverteilung des Mikroplättchens
113: durchdringende Versetzung
120: erstes Prüfbild
121: zweites Prüfbild
122a: Kontrast, welcher eine durchdringende Stufenversetzung anzeigt
122b: Kontrast, welcher eine durchdringende Schraubenversetzung anzeigt
123a: Kontrast, welcher eine durchdringende Stufenversetzung anzeigt
123b: Kontrast, welcher eine durchdringende Schraubenversetzung anzeigt
124: Profil des Kontrasts der durchdringenden Versetzung des ersten Prüfbilds
125: Profil des Kontrasts der durchdringenden Versetzung des zweiten Prüfbilds
127: Breite des Profils
129: Breite des Profils
130: Prüfungsinformationen
131a: Eingabespalte für Prüfpunkte der ersten Fehlergruppe
131b: Eingabespalte für Prüfpunkte der zweiten Fehlergruppe
132: Probestückinformationen-Eingabespalte
133: Prüfpunkt-Eingabespalte
134: Prüfgebiet-Einstellspalte
135: Mikroplättchen
136: Mikroplättchen-Anordnungsinformationen-Einstellspalte
137a: Waferzusammensetzung
137b: Wafergröße
137c: Aufbau
137d: Störstellendichte
140: Fehlerdichteergebnis-Ausgabe
141: Fehlerverteilungs-Ausgabe der ersten Fehlergruppe
142: Fehlerverteilungs-Ausgabe der zweiten Fehlergruppe
143: Ausgabe elektrischer Eigenschaften von Fehlern der zweiten Fehlergruppe
150: durchdringende Versetzung
151: Donatorion
152: Elektron
153: Verarmungsradius
154: durch Versetzung eingefangenes Elektron
155: durchschnittlicher Abstand durch Versetzung eingefangener Elektronen
156: Leitungsband
157: Valenzband
158: durch Fehlerniveau eingefangenes Elektron
159: Potentialbarriere
160: Fermi-Niveau
161: Energiedifferenz zwischen Fermi-Niveau und Fallenniveau
162: Fehlerniveau
163: Energiedifferenz zwischen Leitungsband und Fermi-Niveau
180: Siliciumcarbid-Wafer
181: n^–-Siliciumcarbid-Epitaxieschicht
182: implantiertes p-Störstellengebiet
190: Mikroplättchen
191: implantiertes p-Störstellengebiet
192: n^–-Driftschicht
193: n-Kanalstopper
194: p-Schutzring
200: Mikroplättchen, welches einen Basisebenen-Fehler im aktiven Gebiet enthält
201: Mikroplättchen, welches einen Makrofehler im aktiven Gebiet enthält
202: Mikroplättchen, welches einen Basisebenen-Fehler und einen Makrofehler im Störstellengebiet enthält
203: Mikroplättchen, welches keinen Fehler der ersten Fehlergruppe enthält
204: Basisebenen-Fehler
205: aktives Gebiet
206: Makrofehler
207: aktives Gebiet
208: Basisebenen-Fehler
209: Störstellengebiet
210: Teil von Prüfungsergebnissen der ersten Fehlergruppe

Claims

Halbleiter-Prüfverfahren, welches unter Verwendung einer Halbleiter-Prüfvorrichtung, welche den Halbleiter-Wafer durch Ausführen einer Bildverarbeitung durch Erfassen durch Bestrahlen des Halbleiter-Wafers mit einem Ladungsteilchenstrahl erzeugter Sekundärelektronen prüft, einen Halbleiter-Wafer prüft, wobei der Halbleiter-Wafer ein Einkristall-Wafer oder ein Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht ist, wobei das Verfahren enthält: einen ersten Schritt des Anlegens eines auf der Grundlage eines Potentials des Halbleiter-Wafers ermittelten positiven Potentials oder negativen Potentials an eine zwischen dem Halbleiter-Wafer und einer Objektivlinse vorgesehene Gegenelektrode; einen zweiten Schritt des Berechnens einer Sekundärelektronenausbeute auf der Grundlage des Ladungsteilchenstrahls und eines Strombetrags der Sekundärelektronen; einen dritten Schritt des Ermittelns einer auftreffenden Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie des negativen Potentials, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und des positiven Potentials, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei der auftreffenden Energie; einen vierten Schritt des Auswählens der auftreffenden Energie und des negativen Potentials; einen fünften Schritt, welcher nach dem vierten Schritt ausgeführt wird, des Abtastens einer Prüfoberfläche des Halbleiter-Wafers mit dem Ladungsteilchenstrahl, um die Sekundärelektronen zu erfassen; und einen sechsten Schritt des Erfassens eines im fünften Schritt gewonnenen ersten Prüfbilds und Unterscheidens eines Makrofehlers, von Stapelfehlern, einer Basisebenen-Versetzung und einer durchdringenden Versetzung, welche im ersten Prüfbild enthalten sind, auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen.
Halbleiter-Prüfverfahren nach Anspruch 1, wobei im sechsten Schritt der Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung als eine erste Fehlergruppe klassifiziert werden und die durchdringende Versetzung als eine zweite Fehlergruppe klassifiziert wird und eine ebenenbezogene Verteilung der ersten Fehlergruppe des Halbleiter-Wafers und eine ebenenbezogene Verteilung der zweiten Fehlergruppe des Halbleiter-Wafers ausgegeben werden.
Halbleiter-Prüfverfahren nach Anspruch 2, wobei im sechsten Schritt, bezüglich durch Teilen des Halbleiter-Wafers in einem Gittermuster gebildeter Gebiete, ein die erste Fehlergruppe enthaltendes Gebiet angegeben wird.
Halbleiter-Prüfverfahren nach Anspruch 1, wobei im vierten Schritt die auftreffende Energie und das positive Potential ausgewählt werden, im nach dem vierten Schritt ausgeführten fünften Schritt die Sekundärelektronen durch Abtasten der Prüfoberfläche des Halbleiter-Wafers mit dem Ladungsteilchenstrahl erfasst werden, und im sechsten Schritt ein im fünften Schritt gewonnenes zweites Prüfbild erfasst wird und eine im zweiten Prüfbild enthaltene durchdringende Schraubenversetzung mit einer punktförmigen Form auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen unterschieden wird.
Halbleiter-Prüfverfahren nach Anspruch 4, wobei im sechsten Schritt die durchdringende Schraubenversetzung und die durchdringende Stufenversetzung durch Vergleichen der punktförmigen Form des ersten Prüfbilds mit der punktförmigen Form des zweiten Prüfbilds unterschieden werden.
Halbleiter-Prüfverfahren nach Anspruch 5, wobei im sechsten Schritt eine Ladungseinfangdichte und eine Potentialbarriere der durchdringenden Versetzung aus einem Signalprofil der Sekundärelektronen der punktförmigen Form ausgegeben werden.
Halbleiter-Prüfverfahren nach Anspruch 1, wobei im sechsten Schritt, bezüglich einer auf der Grundlage von Maskeninformationen eines Halbleiterelements in einem Mikroplättchen-Gebiet mit einem Gittermuster des Halbleiter-Wafers eingestellten Anordnung, der Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung in einem vorbestimmten Gebiet der Anordnung unterschieden werden.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements unter Verwendung eines Einkristall-Wafers oder eines Wafers mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht, welches die folgenden Schritte enthält: Einstellen von Mikroplättchen-Gebieten mit einem Gittermuster im Wafer; und Angeben den Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung enthaltender Mikroplättchen und Aussondern der angegebenen Mikroplättchen mittels des Halbleiter-Prüfverfahrens nach Anspruch 1.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements nach Anspruch 8, wobei Mikroplättchen, in welchen der Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung in einem aktiven Gebiet einer auf der Grundlage von Maskeninformationen des Halbleiterelements in den Mikroplättchen-Gebieten des Wafers mit dem Gittermuster eingestellten Anordnung erfasst werden, ausgesondert werden.
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterelements nach Anspruch 8, wobei eine Größe des Mikroplättchens ermittelt wird, um den Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung enthaltende fehlerhafte Mikroplättchen auf 10% oder weniger zu reduzieren.
Halbleiter-Prüfvorrichtung, enthaltend: eine Ladungsteilchenkanone, welche einen Ladungsteilchenstrahl erzeugt; einen Probestück-Halter, welcher ein Probestück hält; eine Ablenkeinheit, welche eine Probestück-Oberfläche mit dem Ladungsteilchenstrahl abtastet; einen Detektor, welcher durch Bestrahlen des Probestücks mit dem Ladungsteilchenstrahl erzeugte Sekundärelektronen erfasst; eine Bildverarbeitungseinheit, welche eine Ausgabe aus dem Detektor als ein Bild verarbeitet; eine Probestückpotential-Steuereinheit, welche ein Potential des Probestücks steuert; eine zwischen dem Probestück und einer Objektivlinse vorgesehene Gegenelektrode; eine Stromversorgungseinheit, welche ein auf der Grundlage des Potentials des Probestücks ermitteltes positives Potential oder negatives Potential an die Gegenelektrode anlegt; eine Ausbeute-Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage des Ladungsteilchenstrahls und eines Strombetrags der Sekundärelektronen eine Sekundärelektronenausbeute berechnet; eine Berechnungseinheit, welche auf der Grundlage einer Ausgabe der Ausbeute-Berechnungseinheit eine auftreffende Energie, welche die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, sowie das negative Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute kleiner als 1 macht, und das positive Potential, welches die Sekundärelektronenausbeute größer als 1 macht, bei der auftreffenden Energie berechnet; und eine Steuereinheit, welche die auftreffende Energie und ein Anlegen des positiven Potentials oder des negativen Potentials an die Gegenelektrode je nach Messbedingungen des Probestücks steuert, wobei das Probestück ein Einkristall-Wafer oder ein Wafer mit einer darauf gebildeten Epitaxieschicht ist, die Steuereinheit den Ladungsteilchenstrahl so steuert, dass die auftreffende Energie erzielt wird und das negative Potential an die Gegenelektrode angelegt wird, und eine Prüfoberfläche des Probestücks mit dem Ladungsteilchenstrahl abtastet, um die Sekundärelektronen zu erfassen, und die Bildverarbeitungseinheit ein durch die Steuerung der Steuereinheit gewonnenes erstes Prüfbild erfasst und einen Makrofehler, Stapelfehler, eine Basisebenen-Versetzung und eine durchdringende Versetzung, welche im ersten Prüfbild enthalten sind, auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen unterscheidet.
Halbleiter-Prüfvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Bildverarbeitungseinheit den Makrofehler, die Stapelfehler und die Basisebenen-Versetzung als eine erste Fehlergruppe klassifiziert und die durchdringende Versetzung als eine zweite Fehlergruppe klassifiziert und eine ebenenbezogene Verteilung der ersten Fehlergruppe des Probestücks und eine ebenenbezogene Verteilung der zweiten Fehlergruppe des Probestücks ausgibt.
Halbleiter-Prüfvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit den Ladungsteilchenstrahl so steuert, dass die auftreffende Energie erzielt wird und das positive Potential an die Gegenelektrode angelegt wird, und die Prüfoberfläche des Probestücks mit dem Ladungsteilchenstrahl abtastet, um die Sekundärelektronen zu erfassen, und die Bildverarbeitungseinheit ein durch die Steuerung der Steuereinheit gewonnenes zweites Prüfbild erfasst und eine im zweiten Prüfbild enthaltene durchdringende Schraubenversetzung einer punktförmigen Form auf der Grundlage eines vorher festgelegten Schwellenwerts eines Signalbetrags der Sekundärelektronen unterscheidet.
Halbleiter-Prüfvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Bildverarbeitungseinheit die durchdringende Schraubenversetzung und die durchdringende Stufenversetzung durch Vergleichen einer punktförmigen Form des ersten Prüfbilds mit der punktförmigen Form des zweiten Prüfbilds unterscheidet.
Halbleiter-Prüfvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Bildverarbeitungseinheit eine Ladungseinfangdichte und eine Potentialbarriere der durchdringenden Versetzung auf der Grundlage eines Signalprofils der Sekundärelektronen der punktförmigen Form ausgibt.