JP2001118894A - 半導体ウェーハの検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体ウェーハの外周端部を光学的に検査す
る方法において、欠陥が看過されたウェーハがでないよ
う改良された半導体ウェーハの検査方法の提供。 【解決手段】 スライス、面取りおよびラッピング処理
が施されたシリコンウェーハの外周端部には、検出し難
い非常に小さな欠陥も存在するが、その後のエッチング
処理により、欠陥部が選択的にエッチングされ、欠陥部
が顕在化されることに着目し、エッチング処理によって
顕在化された欠陥部は容易に検出することができ、この
エッチング処理終了後のシリコンウェーハを先の光学式
検査方法にて検査することで、確実に欠陥を検出するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンなどの
半導体ウェーハの外周端部を光学的に検査する方法に関
し、エッチング処理されたウェーハで鏡面加工する前に
光学的検査を行い、外周端部に存在するクラックなどを
確実に検出して、後工程で問題を生じない半導体ウェー
ハの検査方法に関する。

【0002】

【従来の技術】一般に、シリコンなどの半導体ウェーハ
の製造方法には、1)単結晶引上装置によって引き上げら
れた単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェー
ハを得るスライス工程と、2)ウェーハの欠けや割れを防
ぐための面取り工程と、3)面取りされたウェーハを平坦
化するためのラッピング工程と、4)前記加工によりウェ
ーハに発生した加工歪み層を除去するエッチング工程
と、5)面取り部を仕上研磨する面取り部研磨工程と、6)
前記ウェーハを片面あるいは両面研磨する研磨工程と、
7)前記ウェーハの仕上げ研磨を施した後、8)最終洗浄を
経て最終製品とする、あるいは9)エピタキシャル成長を
経て最終製品としていた。

【0003】近年、ウェーハ外周端部からのパーティクルの
発塵を防止するために、上記のごとくエッチング処理後
のウェーハの外周端部を鏡面加工することが行われてい
る。

【0004】従来、半導体ウェーハの外周エッジ部のクラッ
クや欠け、傷などの端部欠陥が発生しているか否かの検
査は、ペンライト等を用いた目視による、いわゆる官能
検査のみで行っており、機械化のためにCCDカメラ、コ
ンピュータによる画像処理を用いた検査が試みられてい
た。

【0005】官能検査においては、検査員の経験等により検
査品質の安定性に欠けるという問題があった。また、画
像処理を用いた検査方式では被検査物端部の全周、もし
くは全長を検査するには、かなりの時間を要するため実
用化には難があった。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】これを解決するものと
して、出願人は先に集光した平行光を楕円鏡の第一焦点
近傍で被検査物端部に照射することにより発生する回析
光のうち、低次元の回析光を遮光し、高次元の回析光を
集光する楕円鏡を用い、楕円鏡の第二焦点に検出器を配
置して高次元回析光の成分を分析分類することにより、
クラック、チップ、キズ等の選別、並びに表面粗さをも
自動分類できる簡単な光学式検査方法と装置を提案(特
開平9-269298号)した。

【0007】しかしながら、上記の光学式検査方法によって
も検査できる限界があり、一旦、合格品と判定したウェ
ーハであっても、実際にはウェーハ内部にクラックが発
生していることが判明した。

【0008】この発明は、先に提案した半導体ウェーハの外
周端部を光学的に検査する方法において、欠陥が看過さ
れたウェーハがでないよう改良された半導体ウェーハの
検査方法の提供を目的としている。

【0009】

【課題を解決するための手段】発明者は、半導体ウェー
ハの製造に際して不良品はできるだけ早期に発見し除外
して、後工程に流さないことが必要であり、そのために
は誤検査されないシリコンウェーハ状態で検査すること
が必要であるとの見地から先の光学式検査方法について
種々検討した。

【0010】その結果、先の光学式検査方法は、非常に小さ
な外観不良は検出され難く、特に外周端部が鏡面加工さ
れたウェーハは鏡面加工前に既にシリコンウェーハ外周
端部にクラックが存在していても、その加工によりクラ
ックが機械的に擦られて外表面状はクラックがない表面
状態となるため、不良品として検出されない場合がある
ことを知見した。

【0011】そこで、発明者は、スライス、面取りおよびラ
ッピング処理が施されたシリコンウェーハの外周端部に
は、検出し難い非常に小さな欠陥も存在するが、その後
のエッチング処理により、欠陥部が選択的にエッチング
され、欠陥部が顕在化されることに着目し、エッチング
処理によって顕在化された欠陥部は容易に検出すること
ができ、このエッチング処理終了後のシリコンウェーハ
を先の光学式検査方法にて検査することで、確実に欠陥
を検出することができることを知見し、この発明を完成
した。

【0012】

【発明の実施の形態】この発明による半導体ウェーハの
検査方法は、半導体ウェーハの製造プロセスにおいて、
面取り、ラッピング処理、エッチング処理が施された半
導体ウェーハに対して、それに鏡面加工する前に、当該
ウェーハの外周端部を光学的に検査して良否を判定する
ことを特徴としている。

【0013】この発明では、当該光学式検査をエッチング工
程後の洗浄直後に行うことが望ましい。ウェーハの製造
プロセスにおいて、スライス、面取りおよびラッピング
処理で発生する外周端部の欠陥やダメージは、その後の
エッチング工程で選択エッチングされ、欠陥がより助長
されて拡大される。従って、エッチング処理が施された
半導体ウェーハに対して検査を行うと、当該光学式検査
装置で高S/N比の検出信号が得られるため、欠陥の検出
が容易になり、検出の信頼性が著しく向上する。

【0014】なお、ウェーハの製造プロセスにおいて、ウェ
ーハ外周端面の鏡面研磨を行う場合は、エッチング工程
後に外周端面の鏡面研磨によって、外周端面の欠陥表面
が擦られて検出のS/N比が悪くなり、検出の信頼性が劣
ることになる。しかし、ウェーハ外周端面の鏡面研磨を
行う場合は、主面の鏡面研磨工程後の最終外観検査工程
で、当該光学式検査を行うことは可能である。

【0015】この発明において、光学式の端部欠陥検査方法
は、楕円鏡と楕円鏡の第一焦点位置に集光した平行光を
照射する光学系とを使用して実施されるもので、楕円鏡
の第一焦点と第二焦点位置を含む平面上で、かつ楕円鏡
の第一焦点あるいはその近傍に被検査ウェーハの端部を
おき、遮光板を介在させてウェーハの端部の前記平面に
垂直な直交面上に集光した平行光を照射し、これにより
発生する回析光のうち、いわゆる正反射光などの低次元
の回析光は所要位置に配置した遮光板が空間フィルター
となってこれを遮り、異常反射光である高次元の回析光
は楕円鏡により集光され、集光された回析光は、楕円鏡
の第二焦点に設けた検出器へ結像される機構を利用する
ものである。

【0016】さらに、当該検査方法において、検出器へ結像
された回析光は、ウェーハの端部にある欠陥の種類や表
面粗さにより回析光の周波数成分が異なるため、これを
利用して被検査ウェーハ毎並びに欠陥の種類など毎に予
め回析光の強度や周波数成分などを求めておき、検出し
た回析光を分類することにより、クラック、チップ、キ
ズ等の選別、並びに表面粗さをも検出できる。また、被
検査物あるいは装置を動かすことにより、ウェーハの全
周が連続して検査できる。

【0017】この発明に用いる半導体ウェーハ用端部欠陥検
査装置例を図面に基づいて詳述すると、図1に示すごと
く、半導体ウェーハ1は回転テーブル2に水平に吸着され
て所定速度で回転する。回転テーブル2に近接配置する
楕円鏡3は半楕円球体で、水平頂部にスリットが設けら
れて回転するウェーハ1端部が楕円鏡3の第一焦点の所要
の近傍位置を通過するよう構成されている。

【0018】平行光を照射するための光学系には、楕円鏡3
外部にある平行光源4からの光を、ミラー5を介して楕円
鏡3の第一焦点近傍に焦点を合わせた対物レンズ6を通し
てウェーハ1端部に照射する構成からなり、平行光の照
射により被検査物のウェーハ1端部表面より回析光が発
生する。

【0019】一方、ウェーハ1端部と対物レンズ6の間には、
空間フィルターとして遮光板7を配置してある。すなわ
ち、所定幅の板材からなる遮光板7をウェーハ1面に直交
する垂直方向に楕円鏡3内面に当接するように配置して
ある。従って、回析光のうち低次元の回析光は遮光板7
により遮られるが、高次元の回析光、すなわち、欠陥部
分での回析光は遮光板の外に漏れて楕円鏡3により集光
され、楕円鏡3の第二焦点に設けられた検出器8へ結像す
ることにより検出できる。

【0020】回転テーブル2により半導体ウェーハ1を回転さ
せることにより、その端部の全周を連続的に検査でき、
検出した高次元回析光の強度、並びに周波数成分を分析
することにより、端部の欠陥の種類、または表面粗さ等
をも検出することができる。例えば、回析光の強度のピ
ーク値で欠陥を検出することが可能である。

【0021】

【実施例】実施例1 シリコンインゴットよりスライス、次いで面取り、ラッ
ピング、エッチング、そしてこの発明による光学式検査
方法、さらに鏡面研磨、熱処理、最終検査を経る製造プ
ロセスにてシリコンウェーハを作製した。比較のため、
上記の光学式検査方法に代えて従来の目視検査した場合
(比較例1)、ラッピング後または鏡面研磨後に光学式検
査方法で検査した場合(比較例2、比較例3)を実施した。

【0022】最終熱処理後の端部欠陥の発生率を比較する
と、この発明の方法では、比較例1の目視検査に対して1
/5、比較例2及び比較例3に対して1/3に大幅に減少させ
ることができた。

【0023】実施例2 シリコンインゴットよりスライス、次いで面取り、ラッ
ピング、エッチング、そしてこの発明による光学式検査
方法、さらに面取り部の鏡面研磨、主面の鏡面研磨、熱
処理、最終検査を経る製造プロセスにてシリコンウェー
ハを作製した。比較のため、上記の光学式検査方法に代
えて従来の目視検査した場合(比較例4)、ラッピング後
または主面の鏡面研磨後に光学式検査方法で検査した場
合(比較例5、比較例6)を実施した。

【0024】最終熱処理後の端部欠陥の発生率を比較する
と、この発明の方法では、比較例4の目視検査に対して1
/5以下、比較例5及び比較例6に対して1/3以下に大幅に
減少させることができた。

【0025】

【発明の効果】この発明は、実施例に示すごとく、製造
プロセスの早い段階で端部欠陥を確実に検出することが
可能で、後工程での端部欠陥を起因とするウェーハ割れ
を防止することが可能となった。

【0026】又、この発明は、従来の目視検査の場合はもち
ろん、特開平9-269298号の検査方法を単に実施する場合
よりも、光学式検査装置で高S/N比の検出信号が得られ
るため、欠陥の検出が容易になり、検出の信頼性が著し
く向上し、大幅にすぐれた検出能力を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図1】半導体ウェーハ用端部欠陥検査装置を示す平断
面概略図である。

【図2】半導体ウェーハ用端部欠陥検査装置を示す側断
面概略図である。

【符号の説明】

1 ウェーハ 2 回転テーブル 3 楕円鏡 4 平行光源 5 ミラー 6 対物レンズ 7 遮光板 8 検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 半導体ウェーハを鏡面加工する前に、ウ
   ェーハの外周端部を光学的に検査して良否を判定する半
   導体ウェーハの検査方法。
2. 【請求項2】 半導体ウェーハが面取り、ラッピング処
   理、エッチング処理が施されたウェーハである請求項1
   に記載の半導体ウェーハの検査方法。
3. 【請求項3】 光学的検査方法が、楕円鏡の第一焦点と
   第二焦点位置を含む平面上で、かつ第一焦点またはその
   近傍位置に楕円鏡と相対的に移動可能な被検査物の被検
   査端部を配置し、被検査端部と光学系との間に遮光手段
   を介在させ、これを通して前記平面に垂直な直交面上に
   平行光を照射し、該平面上の被検査端部より発生した回
   析光のうち低次元の回析光を遮光して高次元の回析光を
   楕円鏡にて集光し、楕円鏡の第二焦点で該回析光を検出
   し、この回析光の強度および/または周波数成分より当
   該端部の欠陥、性状を特定する端部欠陥検査方法である
   請求項1又は請求項2に記載の半導体ウェーハの検査方
   法。