DE112020006353T5 - Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren und siliziumwaferdefektinspektionssystem - Google Patents

Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren und siliziumwaferdefektinspektionssystem Download PDF

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Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn bei Betrachtung in einer Seitenansicht ein Winkel θ1, der durch die optische Achse von einfallendem Licht mit Bezug auf eine Oberfläche (oder virtuelle Ebene) eines Siliziumwafers gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und wenn θ2 der Winkel ist, der durch die optische Detektionsachse eines Fotodetektors mit Bezug auf die Oberfläche (oder virtuelle Ebene) des Siliziumwafers gebildet wird, (θ1 - θ2) -6° bis -1° oder 1° bis 6°.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft ein Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren und ein Siliziumwaferdefektinspektionssystem.
  • HINTERGRUND
  • Üblicherweise werden Siliziumwafer Inspektionen bezüglich darin gebildeter Gleitversetzungen unterzogen. Gleitversetzungen sind flache Stufen einer Siliziumatomebene, die aufgrund der Bewegung von Versetzungen entstehen, und weisen eine Länge in der Richtung der Kristallorientierung auf.
  • Zum Beispiel offenbart JP 2017-174933 A (PTL 1) ein Verfahren zur Defektinspektion auf einem Siliziumwafer unter Verwendung von Laserlicht. Dieses Verfahren detektiert Defekte, die auf einer Oberfläche eines Siliziumwafers gebildet sind, durch Bestrahlen der Oberfläche des Siliziumwafers mit Laserlicht von einer Laserlichtquelle und Detektieren von reflektiertem Licht mit einer Fotodiode.
  • ZITATLISTE
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2017-174933 A
  • KURZDARSTELLUNG
  • (Technisches Problem)
  • Jedoch würde mit der Technik aus PTL 1 keine ausreichende Detektionsempfindlichkeit erhalten, weil zum Beispiel die Streuung von Laserlicht in einem Peripherieteil eines Siliziumwafers stärker ist, wo Gleitversetzungen hauptsächlich gebildet werden.
  • Es könnte daher hilfreich sein, ein Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren und ein Siliziumwaferdefektinspektionssystem bereitzustellen, die es ermöglichen, Gleitversetzungen, die auf einer Oberfläche eines Siliziumwafers gebildet sind, mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren.
  • (Lösung des Problems)
  • Diese Offenbarung beinhaltet primär die folgenden Merkmale.
  • Ein Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren beinhaltet Folgendes:
    • einen Lichtbestrahlungsschritt zum Bestrahlen einer Oberfläche eines Siliziumwafers mit Licht von einer Lichtquelle; und
    • einen Lichtdetektionsschritt zum Detektieren von Licht, das von der Oberfläche reflektiert wird, unter Verwendung eines Fotodetektors.
  • In einer Seitenansicht des Siliziumwafers ist, wenn ein Winkel θ1, der zwischen einer Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers einfallendem Licht und der Oberfläche gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und ein Winkel, der zwischen der Oberfläche des Siliziumwafers und einer optischen Detektionsachse des Fotodetektors gebildet wird, θ2 ist, (θ1 - θ2) eines von -6° bis -1° und 1° bis 6°.
  • Die „optische Detektionsachse“ verweist auf eine Achse in der Richtung der Normalen zu der Detektorebene des Fotodetektors.
  • Ein Siliziumwaferdefektinspektionssystem beinhaltet Folgendes:
    • eine Lichtquelle, die eine Bestrahlung einer Oberfläche eines Siliziumwafers mit Licht ermöglicht; und
    • einen Fotodetektor, der von der Oberfläche reflektiertes Licht detektiert.
  • In einer Seitenansicht, die einer Seite des Siliziumwafers entspricht, ist, wenn ein Winkel θ1, der zwischen einer Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers einfallendem Licht und einer imaginären Ebene, die der Oberfläche entspricht, gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und ein Winkel, der zwischen der imaginären Ebene, die der Oberfläche des Siliziumwafers entspricht, und einer optischen Detektionsachse des Fotodetektors gebildet wird, θ2 ist, (θ1 - θ2) eines von -6° bis -1° und 1° bis 6°.
  • (Vorteilhafte Effekte)
  • Diese Offenbarung kann ein Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren und ein Siliziumwaferdefektinspektionssystem bereitstellen, die es ermöglichen, Gleitversetzungen, die auf einer Oberfläche eines Siliziumwafers gebildet sind, mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren.
  • Figurenliste
    • In der begleitenden Zeichnung ist 1 eine Seitenansicht, die ein Beispiel für ein optisches System veranschaulicht, das für ein Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung verwendet werden kann.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems zum Detektieren von Defekten auf einem Siliziumwafer gemäß dieser Offenbarung werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • <Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren>
  • Ein Defektinspektionsverfahren für einen Siliziumwafer gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung wird beschrieben. 1 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel für ein optisches System veranschaulicht, das für das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform verwendet werden kann. 1 ist ein Diagramm eines Siliziumwafers W bei Betrachtung von einer Seite.
  • Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet das optische System einen Siliziumwafer W, der einer Defektinspektion zu unterziehen ist, eine Lichtquelle 1, die eine Bestrahlung einer Oberfläche des Siliziumwafers W mit Licht ermöglicht, und einen Fotodetektor 2, der von der Oberfläche reflektiertes Licht detektiert.
  • Die Lichtquelle 1 kann eine gegebene bekannter Lichtquellen sein, die zum Inspizieren von Defekten auf der Oberfläche des Siliziumwafers W verwendet werden können. Die Lichtquelle 1 ist bevorzugt ein Lichtleiter zur Spot-Beleuchtung, der näherungsweise kollimiertes Licht emittieren kann; alternativ dazu kann zum Beispiel eine Kondensorlampe mit Fluoreszenzlicht oder eine Laserlichtquelle verwendet werden.
  • Der fotoelektrische Detektor 2 kann ein gegebener bekannter sein, der Defekte auf der Oberfläche des Siliziumwafers W durch Detektieren von Licht, das von der Oberfläche des Siliziumwafers W reflektiert wird, detektieren kann. Der fotoelektrische Detektor 2 ist bevorzugt eine Hochauflösungsflächenkamera (zum Beispiel kann die Auflösung unter anderem 1,0 MPixel bis 3,0 MPixel sein und kann die Bildwiederholrate unter anderem 50 fps bis 200 fps sein) mit einem Hochauflösungsobjektiv (es kann zum Beispiel unter anderem ein telezentrisches Objektiv mit zum Beispiel einer Vergrößerung von 0,5x bis 1,5x und einer Abbildungstiefe von 50 mm bis 80 mm sein).
  • Nun ist in der Seitenansicht aus 1 (einer Seitenansicht des Siliziumwafers W), wenn der Winkel θ1, der zwischen der Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers W einfallendem Licht und der Oberfläche gebildet wird („90° - (Einfallswinkel)“, wie in 1 veranschaulicht), 67° bis 78° beträgt und der Winkel, der zwischen der Oberfläche des Siliziumwafers W und der optischen Detektionsachse des Fotodetektors 2 gebildet wird, θ2 ist, (θ1 - θ2) -6° bis -1° oder 1° bis 6°.
  • Der Hintergrund davon, wie das Verfahren und System dieser Offenbarung erfunden wurden, wird beschrieben.
  • Mit Hinblick auf das Lösen des obigen Problems haben die vorliegenden Erfinder sorgfältige Studien vorgenommen, um ein optisches System zu erhalten, das Gleitversetzungen, die auf Siliziumwafern gebildet sind, mit hoher Empfindlichkeit detektieren kann. Die vorliegenden Erfinder haben den Einfallswinkel und die Position des Fotodetektors jenseits der herkömmlichen allgemeinen Kenntnis in der Technik, dass Licht einfach bei Positionen bei einem Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel von Licht auf dem Siliziumwafer konzentriert werden kann und ein Fotodetektor bei diesem Winkel platziert wird, untersucht und herausgefunden, dass, wenn der Winkel θ1 innerhalb eines gegebenen engen Bereichs liegt, das Platzieren des Fotodetektors bei einem Winkel innerhalb eines gegebenen engen Bereichs, der absichtlich von den Positionen des Reflexionswinkels gleich dem Einfallswinkel von Licht auf dem Siliziumwafer abweicht, es ermöglicht, Gleitversetzungen, die auf der Oberfläche des Siliziumwafers detektiert werden, mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren.
  • Das Experiment wird nun ausführlich beschrieben.
  • Als ein Ziel einer Inspektion bezüglich Oberflächendefekten wurde ein p-Typ-Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 300 mm mit einer Kristallorientierung von (100) vorbereitet. Als eine Lichtquelle wurde ein Lichtleiter zur Spot-Beleuchtung, der näherungsweise kollimiertes Licht emittieren kann, vorbereitet und eine Hochauflösungsflächenkamera mit einem Hochauflösungsobjektiv wurde als ein Fotodetektor vorbereitet.
  • Eine Inspektion bezüglich Oberflächendefekten wurde an einem Peripherieteil des Siliziumwafers (einem Gebiet von 6 mm, das sich von dem Rand des Siliziumwafers einwärts in der radialen Richtung erstreckt) durchgeführt, während die Positionen der obigen Lichtquelle und des Fotodetektors durch Ändern der obigen Winkel θ1 und θ2 geändert wurden. Die Inspektion wurde für einen Bereich von der Richtung der Kristallorientierung (0°) als eine Referenz bis 45° durchgeführt.
  • Die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 1 unten gegeben. Es wird angemerkt, dass in Tabelle 1 eine Einstufung „A“ eine sehr zufriedenstellende Menge an Licht angibt, eine Einstufung „B“ eine vorteilhafte Menge an Licht angibt und eine Einstufung „C“ eine ungenügende oder übermäßige Menge an Licht angibt. Bei einer Einstufung von „A“ oder „B“ ist die Menge an Licht zufriedenstellend und können Gleitversetzungen, die auf der Oberfläche des Siliziumwafers gebildet sind, mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden.
    Figure DE112020006353T5_0001
  • Tabelle 1 demonstriert, dass, falls der Winkel θ1, der zwischen der Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers einfallendem Licht und der Oberfläche gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und ein Winkel, der zwischen der Oberfläche des Siliziumwafers und der optischen Detektionsachse des Fotodetektors gebildet wird, θ2 ist, wenn (θ1 - θ2) -6° bis -1° oder 1° bis 6° beträgt, die Einstufung „A“ oder „B“ war und zufriedenstellend war.
  • Dies kann darauf zurückgeführt werden, dass beim Detektieren von Objekten, die eine geringe Lichtstreuungsintensität in Abhängigkeit von der kristallografischen Achse aufweisen, da die Intensität des reflektierten Lichts in einem Bereich nahe dem Zentrum des hellen Sichtfeldes hoch ist, der Kontrast kaum wahrgenommen wird, und andererseits in einem Bereich nahe der Grenze zu dem dunklen Sichtfeld die Intensität des reflektierten Lichts niedrig ist, was zu einem hohen Kontrast führt, wodurch die Defekte einfach beobachtet werden können.
  • Insbesondere war, wenn der Winkel θ1 67° war und (θ1 - θ2) -3° oder 3° war, wenn der Winkel θ1 70° bis 73° war und (θ1 - θ2) -4° oder 4° war, wenn der Winkel θ1 74° war und (θ1 - θ2) -4°, -3° oder 4° war, wenn der Winkel θ1 75° war und (θ1 - θ2) -3° oder 3° war und wenn der Winkel θ1 78° war und (θ1 - θ2) -4°, 3° oder 4° war, die Einstufung A und war besonders zufriedenstellend.
  • Basierend auf den obigen Resultaten beinhaltet das Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren dieser Ausführungsform Folgendes: einen Lichtbestrahlungsschritt zum Bestrahlen einer Oberfläche eines Siliziumwafers mit Licht von einer Lichtquelle; und einen Lichtdetektionsschritt zum Detektieren von Licht, das von der Oberfläche reflektiert wird, unter Verwendung eines Fotodetektors, und in einer Seitenansicht des Siliziumwafers ist, wenn der Winkel θ1, der zwischen der Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers einfallendem Licht und der Oberfläche gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und der Winkel, der zwischen der Oberfläche des Siliziumwafers und der optischen Detektionsachse des Fotodetektors gebildet wird, θ2 ist, (θ1 - θ2) -6° bis -1° oder 1° bis 6°.
  • Es wird besonders bevorzugt, dass, wenn der Winkel θ1 67° ist, (θ1 - θ2) -3° oder 3° ist, wenn der Winkel θ1 70° bis 73° ist, (θ1 - θ2) -4° oder 4° ist, wenn der Winkel θ1 74° ist, (θ1 - θ2) -4°, -3° oder 4° ist, wenn der Winkel θ1 75° ist, (θ1 - θ2) -3° oder 3° ist und, wenn der Winkel θ1 78° ist, (θ1 - θ2) -4°, 3° oder 4° ist.
  • <Siliziumwaferdefektinspektionssystem >
  • Ein Siliziumwaferdefektinspektionssystem gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung beinhaltet Folgendes: eine Lichtquelle, die eine Bestrahlung einer Oberfläche eines Siliziumwafers mit Licht ermöglicht; und einen Fotodetektor, der von der Oberfläche reflektiertes Licht detektiert. In einer Seitenansicht des Siliziumwafers ist, wenn der Winkel θ1, der zwischen der Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers einfallendem Licht und einer imaginären Ebene, die der Oberfläche entspricht, gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und der Winkel, der zwischen der imaginären Ebene, die der Oberfläche des Siliziumwafers entspricht, und der optischen Detektionsachse des Fotodetektors gebildet wird, θ2 ist, (θ1 - θ2) -6° bis -1° oder 1° bis 6°.
  • Die Lichtquelle und der Fotodetektor sind die gleichen wie jene, die in Bezug auf das Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren beschrieben sind, so dass die Beschreibung nicht wiederholt wird.
  • Insbesondere wird es bevorzugt, dass, wenn der Winkel θ1 67° ist, (θ1 - θ2) -3° oder 3° ist, wenn der Winkel θ1 70° bis 73° ist, (θ1 - θ2) -4° oder 4° ist, wenn der Winkel θ1 74° ist, (θ1 - θ2) -4°, -3° oder 4° ist, wenn der Winkel θ1 75° ist, (θ1 - θ2) -3° oder 3° ist und, wenn der Winkel θ1 78° ist, (θ1 - θ2) -4°, 3° oder 4° ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lichtquelle
    2
    Fotodetektor
    W
    Siliziumwafer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017174933 A [0003, 0004]

Claims (2)

  1. Siliziumwaferdefektinspektionsverfahren, das Folgendes umfasst: einen Lichtbestrahlungsschritt zum Bestrahlen einer Oberfläche eines Siliziumwafers mit Licht von einer Lichtquelle; und einen Lichtdetektionsschritt zum Detektieren von Licht, das von der Oberfläche reflektiert wird, unter Verwendung eines Fotodetektors, wobei in einer Seitenansicht des Siliziumwafers, wenn ein Winkel θ1, der zwischen einer Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers einfallendem Licht und der Oberfläche gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und ein Winkel, der zwischen der Oberfläche des Siliziumwafers und einer optischen Detektionsachse des Fotodetektors gebildet wird, θ2 ist, (θ1 - θ2) eines von -6° bis -1° und 1° bis 6° ist.
  2. Siliziumwaferdefektinspektionssystem, das Folgendes umfasst: eine Lichtquelle, die eine Bestrahlung einer Oberfläche eines Siliziumwafers mit Licht ermöglicht; und einen Fotodetektor, der von der Oberfläche reflektiertes Licht detektiert, wobei in einer Seitenansicht, die einer Seite des Siliziumwafers entspricht, wenn ein Winkel θ1, der zwischen einer Lichtachse von auf die Oberfläche des Siliziumwafers einfallendem Licht und einer imaginären Ebene, die der Oberfläche entspricht, gebildet wird, 67° bis 78° beträgt und ein Winkel, der zwischen der imaginären Ebene, die der Oberfläche des Siliziumwafers entspricht, und einer optischen Detektionsachse des Fotodetektors gebildet wird, θ2 ist, (θ1 - θ2) eines von -6° bis -1° und 1° bis 6° ist.
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