JP2019054132A - Method for evaluating semiconductor wafer - Google Patents

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Abstract

To provide a method for performing evaluation about a slip caused at an edge of a semiconductor wafer by a non-destructive manner in short time.SOLUTION: A method for evaluating a semiconductor wafer subjected to thermal treatment, provided that the semiconductor wafer has, as principal faces, a main surface and a main rear face and has a chamfered face formed by chamfering an edge portion, comprises the steps of: applying a laser beam to the edge portion including the chamfered face of the semiconductor wafer; detecting reflected light in both of a bright field and a dark field to obtain a bright field image and a dark field image; and making determination that a defect detected in both of the bright field image and dark field image and having a size smaller than a predetermined size is a slip.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体ウェーハの評価方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor wafer evaluation method.

半導体ウェーハに、例えばエピタキシャル成長やArアニール等の熱処理を施すことで、特にエッジ部にスリップが発生することが知られている。スリップの発生を抑える方法に関する文献は数多くあり、例えば特許文献1及び特許文献2が開示されている。またスリップの発生を予測する方法については、特許文献3が開示されている。ちなみにスリップとは、スリップ転位とも呼ばれ半導体ウェーハに発生する欠陥の一種である。このようなスリップは、半導体ウェーハを使用して製造される半導体デバイスにおいて、リーク不良の原因となることが知られている。   It is known that slip is generated particularly at an edge portion by subjecting a semiconductor wafer to a heat treatment such as epitaxial growth or Ar annealing. There are many documents regarding methods for suppressing the occurrence of slip, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 are disclosed. Patent Document 3 discloses a method for predicting the occurrence of slip. Incidentally, slip is also called slip dislocation and is a kind of defect that occurs in a semiconductor wafer. Such a slip is known to cause a leakage defect in a semiconductor device manufactured using a semiconductor wafer.

半導体ウェーハのスリップを検出する方法としてはXRT(X−Ray Topography)が一般的である。しかしXRTでは特にX線を利用するため、X線に対する防護や管理等が必要になる。またXRTはエッジ部のみの測定が難しく、例えば直径300mmの半導体ウェーハでは1枚の測定に数時間を要する。   XRT (X-Ray Topography) is generally used as a method for detecting a slip of a semiconductor wafer. However, since XRT particularly uses X-rays, it is necessary to protect and manage X-rays. In addition, XRT makes it difficult to measure only the edge portion. For example, a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm requires several hours to measure one.

その他、スリップを検出する手法としては特許文献4が開示されており、これはウェーハの上下両面から波長可変レーザー光を当てるものである。特許文献4の手法では、波長を700nm〜1100nmの、主にIR領域付近のレーザー光が使用され、そのレーザー光をウェーハの上下両面から当てて透過させることが特徴である。しかし、この方法はウェーハの形状が安定した上下面しか対応できず、形状変化の大きいエッジ部では使用が難しい。またレーザー光を上下2ヶ所から照射するため装置の設計が複雑であり、イニシャルコスト及びランニングコストが高額となる。   In addition, Patent Document 4 is disclosed as a technique for detecting a slip, and this applies a wavelength tunable laser beam from both the upper and lower surfaces of a wafer. The technique of Patent Document 4 is characterized in that laser light having a wavelength of 700 nm to 1100 nm, mainly in the vicinity of the IR region, is used, and the laser light is transmitted from both the upper and lower surfaces of the wafer. However, this method can deal only with the upper and lower surfaces where the shape of the wafer is stable, and is difficult to use at the edge portion where the shape change is large. In addition, the design of the apparatus is complicated because the laser beam is irradiated from the upper and lower two locations, and the initial cost and running cost are high.

特開2007−329447号公報JP 2007-329447 A 特開平9−321105号公報JP-A-9-321105 特開2011−108766号公報JP 2011-108766 A 特開平10−62355号公報JP-A-10-62355

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体ウェーハのエッジ部で発生するスリップを短時間かつ非破壊にて評価する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for evaluating a slip generated at an edge portion of a semiconductor wafer in a short time and in a nondestructive manner.

上記目的を達成するために、本発明では、熱処理が施された半導体ウェーハの評価方法であって、前記半導体ウェーハを、主面として主表面と主裏面とを有し、エッジ部に面取り加工が施された面取り面を有する半導体ウェーハとし、前記半導体ウェーハの前記面取り面を含むエッジ部に対してレーザー光を照射し、その反射光を明視野及び暗視野の両方で検出して明視野画像及び暗視野画像を得て、該明視野画像及び暗視野画像の両方において検出された欠陥であって、所定のサイズ未満である欠陥をスリップであると判定する半導体ウェーハの評価方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating a heat-treated semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer has a main surface and a main back surface as main surfaces, and chamfering is performed on an edge portion. A semiconductor wafer having a chamfered surface, and irradiating an edge portion including the chamfered surface of the semiconductor wafer with a laser beam, and detecting reflected light in both a bright field and a dark field, Provided is a method for evaluating a semiconductor wafer by obtaining a dark-field image and determining a defect detected in both the bright-field image and the dark-field image that is less than a predetermined size as a slip.

このような半導体ウェーハの評価方法であれば、半導体ウェーハのエッジ部で発生するスリップを短時間かつ非破壊にて評価することができる。   With such a semiconductor wafer evaluation method, it is possible to evaluate a slip generated at the edge portion of the semiconductor wafer in a short time and in a non-destructive manner.

また、前記熱処理を、エピタキシャル成長を含むものとすることが好ましい。   The heat treatment preferably includes epitaxial growth.

本発明では、このような熱処理を伴う処理が施された半導体ウェーハを評価することができる。   In the present invention, it is possible to evaluate a semiconductor wafer that has been subjected to such a heat treatment.

また、前記レーザー光の波長を200nmから700nmとすることが好ましい。   The wavelength of the laser beam is preferably 200 nm to 700 nm.

このようなレーザー光の波長とすることで、より効率よくスリップの評価ができ、かつ設備を簡略化した半導体ウェーハの評価方法とすることができる。   By setting the wavelength of such a laser beam, it is possible to evaluate the slip more efficiently and to provide a semiconductor wafer evaluation method with simplified equipment.

また、前記所定のサイズを、予め求めておいた欠陥の種類とサイズの関係に基づいて決定することが好ましい。   Further, it is preferable that the predetermined size is determined based on a relationship between a defect type and a size determined in advance.

また、前記所定のサイズを0.4mmとすることが好ましい。   The predetermined size is preferably 0.4 mm.

このように所定のサイズを決定することによって、より効率的にスリップを判別することができる。   By determining the predetermined size in this way, it is possible to determine slip more efficiently.

以上のように、本発明の半導体ウェーハの評価方法であれば、半導体ウェーハのエッジ部で発生するスリップを短時間かつ非破壊にて評価することができる。即ち、ウェーハを回転させて、エッジ部近傍で発生するスリップを1枚当たり数分の時間で確実に捕らえられるため、熱処理プロセスにより発生するスリップの発生位置や、スリップの発生数を短時間で評価できるとともに、非破壊検査であるため製品の収率低下もない。また本発明では、上述のようなXRTやIR等の回折や透過を利用しないことが特徴であり、波長200〜700nmのレーザー源と検出部が1式あれば良く、設備が簡略化できる。また、半導体ウェーハのスリップの発生位置やスリップの発生数を前記半導体ウェーハの検査段階で知ることによりエピタキシャル成長を含む熱処理工程のスリップ品質の工程管理に有効なデータの取得が可能となる。具体的には、エピタキシャル炉を含む熱処理炉の機差の把握や熱処理条件の変更に役立てることが可能である。   As described above, according to the semiconductor wafer evaluation method of the present invention, the slip generated at the edge portion of the semiconductor wafer can be evaluated in a short time and in a nondestructive manner. In other words, by rotating the wafer, the slip generated near the edge can be reliably captured in a few minutes per piece, so the position and number of slips generated by the heat treatment process can be evaluated in a short time. In addition, since it is a nondestructive inspection, there is no reduction in product yield. Further, the present invention is characterized in that it does not use diffraction and transmission such as XRT and IR as described above, and only one laser source having a wavelength of 200 to 700 nm and a detection unit are required, and the equipment can be simplified. Further, by knowing the occurrence position and the number of slips of the semiconductor wafer at the inspection stage of the semiconductor wafer, it is possible to acquire data effective for the process management of the slip quality of the heat treatment process including epitaxial growth. Specifically, it can be used for grasping the difference between heat treatment furnaces including an epitaxial furnace and changing heat treatment conditions.

本発明の半導体ウェーハの評価方法を示す概略図の一例である。It is an example of the schematic diagram which shows the evaluation method of the semiconductor wafer of this invention. 熱処理後の半導体ウェーハの評価方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the evaluation method of the semiconductor wafer after heat processing. 本発明の半導体ウェーハの評価方法により得られる半導体ウェーハのエッジ部の明視野画像の一例である。It is an example of the bright-field image of the edge part of the semiconductor wafer obtained by the evaluation method of the semiconductor wafer of this invention. 本発明の半導体ウェーハの評価方法により得られる半導体ウェーハのエッジ部の暗視野画像の一例である。It is an example of the dark field image of the edge part of the semiconductor wafer obtained by the evaluation method of the semiconductor wafer of this invention. 実施例で得られた半導体ウェーハのエッジ部にあるスリップの明視野画像及び暗視野画像である。It is the bright field image and dark field image of the slip in the edge part of the semiconductor wafer obtained in the Example. 実施例で得られた半導体ウェーハのエッジ部にあるパーティクルの明視野画像及び暗視野画像である。It is the bright field image and dark field image of the particle | grains in the edge part of the semiconductor wafer obtained in the Example. 実施例で得られた半導体ウェーハのエッジ部にあるチップの明視野画像及び暗視野画像である。It is the bright field image and dark field image of the chip | tip in the edge part of the semiconductor wafer obtained in the Example. 参考例で得られた半導体ウェーハ全面のXRT画像である。It is an XRT image of the whole semiconductor wafer obtained in the reference example. 参考例で得られた半導体ウェーハのエッジ部にある任意の10点のスリップについてXRT画像と本発明の半導体ウェーハの評価方法による明視野画像の比較である。It is a comparison of an XRT image and the bright field image by the evaluation method of the semiconductor wafer of this invention about arbitrary 10 points | pieces slips in the edge part of the semiconductor wafer obtained by the reference example.

上述のように、半導体ウェーハのエッジ部で発生するスリップを短時間かつ非破壊にて評価する方法の開発が求められていた。   As described above, development of a method for evaluating slip generated at the edge portion of a semiconductor wafer in a short time and in a non-destructive manner has been demanded.

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、スリップが発生した半導体ウェーハを観察すると、明視野及び暗視野のいずれにおいても、スリップはある特定のサイズ(所定のサイズ)未満の大きさのものが検出され、その他のキズ、チップ、クラック等の欠陥では、暗視野では様々なサイズのものが検出されるが、明視野では上述の所定のサイズ未満の大きさのものはほとんど検出されないことを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have observed a semiconductor wafer in which slip has occurred. In both bright field and dark field, the slip is less than a certain size (predetermined size). Other defects such as scratches, chips, cracks, etc., are detected in various sizes in the dark field, but in the bright field, those having a size smaller than the predetermined size are detected. It has been found that this is not the case and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、熱処理が施された半導体ウェーハの評価方法であって、前記半導体ウェーハを、主面として主表面と主裏面とを有し、エッジ部に面取り加工が施された面取り面を有する半導体ウェーハとし、前記半導体ウェーハの前記面取り面を含むエッジ部に対してレーザー光を照射し、その反射光を明視野及び暗視野の両方で検出して明視野画像及び暗視野画像を得て、該明視野画像及び暗視野画像の両方において検出された欠陥であって、所定のサイズ未満である欠陥をスリップであると判定する半導体ウェーハの評価方法である。   That is, the present invention is a method for evaluating a heat-treated semiconductor wafer, the semiconductor wafer having a main surface and a main back surface as main surfaces, and a chamfered surface having chamfered edges. The semiconductor wafer has a laser beam applied to the edge portion including the chamfered surface of the semiconductor wafer, and the reflected light is detected in both a bright field and a dark field to obtain a bright field image and a dark field image. This is a method for evaluating a semiconductor wafer in which a defect detected in both the bright field image and the dark field image and having a size less than a predetermined size is determined to be a slip.

以下、本発明の半導体ウェーハの評価方法について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the evaluation method of the semiconductor wafer of this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

<半導体ウェーハの評価方法>
図1は本発明の半導体ウェーハの評価方法を示す概略図の一例である。半導体ウェーハのエッジ部1にレーザー源2からレーザー光を照射し、明視野検出器3及び暗視野検出器4によって、反射光(直接反射光)5及び反射光(散乱光)6が検出されて、明視野画像及び暗視野画像を得ることができる。
<Semiconductor wafer evaluation method>
FIG. 1 is an example of a schematic diagram showing a semiconductor wafer evaluation method of the present invention. The edge part 1 of the semiconductor wafer is irradiated with laser light from the laser source 2, and reflected light (direct reflected light) 5 and reflected light (scattered light) 6 are detected by the bright field detector 3 and the dark field detector 4. A bright-field image and a dark-field image can be obtained.

<熱処理が施された半導体ウェーハ>
半導体ウェーハとは、シリコン、GaAs、GaN、SiC等の半導体IC(Integrated Circuit)を作製するために用いられる基板材料である。本発明の半導体ウェーハの評価方法においては、スリップの発生が懸念される熱処理が施された半導体ウェーハが対象となる。また、半導体ウェーハに対して加工や熱処理が施された後には、一般的に検査工程が入るため、図2は半導体ウェーハの典型的なフローとして示した。図2のフロー図より前段では、例えばインゴット作製、スライス、面取り、ラップ、平面研削、両頭研削、エッチング、研磨、洗浄等の工程を行うことができる。また、図2の熱処理工程(S1)とエッジ検査工程(S2)との間には、研磨工程や洗浄工程、さらにはエッジ検査工程とは異なる検査工程が入っていてもよい。
<Heat-treated semiconductor wafer>
A semiconductor wafer is a substrate material used to produce a semiconductor IC (Integrated Circuit) such as silicon, GaAs, GaN, or SiC. In the semiconductor wafer evaluation method of the present invention, a semiconductor wafer that has been subjected to a heat treatment in which the occurrence of slip is a concern is targeted. In addition, since an inspection process is generally performed after the semiconductor wafer is processed or heat-treated, FIG. 2 shows a typical flow of the semiconductor wafer. In the preceding stage from the flow chart of FIG. 2, for example, steps such as ingot production, slicing, chamfering, lapping, surface grinding, double-head grinding, etching, polishing, and cleaning can be performed. In addition, an inspection step different from the polishing step, the cleaning step, and the edge inspection step may be included between the heat treatment step (S1) and the edge inspection step (S2) in FIG.

図2の熱処理工程(S1)には、エピタキシャル成長プロセスが用いられるのが一般的であるが、RTP(Rapid Thermal Process)といわれる短時間アニールや、RTPより長時間の縦型炉等を用いたアニール等の熱処理プロセスもこの熱処理工程に含まれる。その他、半導体ウェーハにスリップが入る可能性がある熱処理は全て含まれる。   In the heat treatment step (S1) of FIG. 2, an epitaxial growth process is generally used, but short-time annealing called RTP (Rapid Thermal Process) or annealing using a vertical furnace or the like longer than RTP. Such a heat treatment process is also included in this heat treatment step. In addition, all heat treatments that may cause slip into the semiconductor wafer are included.

エピタキシャル成長プロセスで使用されるサセプターと呼ばれる半導体ウェーハの支持部品やArアニール等の熱処理プロセスで使用されるボートと呼ばれる半導体ウェーハの支持部品は、半導体ウェーハのエッジ部が接点になっていることが多く、スリップはこのエッジ部の接点から発生していることが多い。   Semiconductor wafer support parts called susceptors used in epitaxial growth processes and semiconductor wafer support parts called boats used in heat treatment processes such as Ar annealing often have contact points at the edge of the semiconductor wafer, In many cases, the slip is generated from the contact of the edge portion.

図2のエッジ検査工程(S2)とは、面取り面とその近傍、例えば半導体ウェーハの最先端部から数mm内側までの領域(エッジ部)におけるキズやチップ、クラック等の欠陥を検査する工程である。ここで前述の半導体ウェーハの最先端部とは、半導体ウェーハの表裏面の円の中心から径方向に最も遠い最外周部を指す。また数mm内側とは、半導体ウェーハの最先端部から2mm〜3mm程度内側のことを指している。この範囲は例えば、半導体ウェーハの表裏面のキズ等の欠陥やパーティクルの検査を行えないため、エッジ検査の対象部分となる。   The edge inspection step (S2) in FIG. 2 is a step of inspecting defects such as scratches, chips and cracks in the chamfered surface and its vicinity, for example, the region (edge portion) from the most advanced portion of the semiconductor wafer to the inside of several mm. is there. Here, the most advanced part of the semiconductor wafer refers to the outermost peripheral part farthest in the radial direction from the center of the circle on the front and back surfaces of the semiconductor wafer. Further, the inside of several mm refers to the inside of about 2 mm to 3 mm from the most advanced part of the semiconductor wafer. This range is, for example, a target portion for edge inspection because defects such as scratches on the front and back surfaces of the semiconductor wafer and particles cannot be inspected.

このエッジ検査工程では主にレーザー光による検査が用いられ、上述のようにキズ、チップ、クラック等に反射した光を観察することで欠陥を特定している。さらに、このエッジ検査工程で、本発明の半導体ウェーハの評価方法を用いることによって、そのスリップの画像から自動的にスリップ発生位置やスリップ発生数を記録する手段を備えることで、熱処理工程の工程管理、例えば熱処理炉の機差や、熱処理炉内のボートと半導体ウェーハの接点のバランスの把握等に役立てることができる。   In this edge inspection process, inspection by laser light is mainly used, and defects are identified by observing light reflected on scratches, chips, cracks and the like as described above. Further, in this edge inspection process, by using the semiconductor wafer evaluation method of the present invention, by providing means for automatically recording the slip occurrence position and the number of slip occurrences from the slip image, the process control of the heat treatment process For example, it can be used for grasping the machine difference of the heat treatment furnace, the balance of the contact point between the boat and the semiconductor wafer in the heat treatment furnace, and the like.

<明視野画像及び暗視野画像>
図3及び図4は、本発明の半導体ウェーハの評価方法において得られる明視野画像及び暗視野画像の一例である。この画像の見方を説明する。横方向は、ウェーハ全周7であり、このウェーハの1周360度を測定したことを示している。また画像の下側に半導体ウェーハ全周7、さらに画像の右側に主表面8、主裏面9、面取り面10の位置関係を示す。このように、半導体ウェーハのエッジ部の全周を引き延ばし、長方形に示したことがこの画像の特徴である。図3の明視野画像は直接反射したレーザー光を検出して得られるため、キズ、チップ、クラックや異物等の欠陥があれば、明視野画像においてその部分は暗くなる。一方、図4の暗視野画像は散乱光を検出して得られるため、キズ、チップ、クラックや異物等の欠陥があれば、暗視野画像においてその部分は明るくなる。
<Bright field image and dark field image>
3 and 4 are examples of a bright field image and a dark field image obtained by the semiconductor wafer evaluation method of the present invention. How to view this image will be described. The horizontal direction is the entire circumference of the wafer 7 and shows that 360 degrees of the circumference of this wafer was measured. Further, the positional relationship among the entire circumference 7 of the semiconductor wafer is shown on the lower side of the image, and the main surface 8, the main back surface 9, and the chamfered surface 10 are shown on the right side of the image. Thus, the feature of this image is that the entire periphery of the edge portion of the semiconductor wafer is extended and shown in a rectangular shape. Since the bright-field image of FIG. 3 is obtained by detecting the directly reflected laser beam, if there are defects such as scratches, chips, cracks, or foreign matter, the portion in the bright-field image becomes dark. On the other hand, since the dark field image of FIG. 4 is obtained by detecting scattered light, if there are defects such as scratches, chips, cracks, and foreign matters, the dark field image becomes brighter.

<レーザー光>
また本発明の半導体ウェーハの評価方法で用いられるレーザー光の波長は200nm〜700nmとすることが好ましい。波長が700nm以下であれば、半導体ウェーハを透過して検査する特許文献4とは異なり、レーザー光の反射を利用した本発明の半導体ウェーハの評価方法に適した波長である。また、波長が200nm以上であれば、X線等を含む放射線の領域でないため、その管理のための費用も高額とはならない。
<Laser light>
The wavelength of the laser beam used in the semiconductor wafer evaluation method of the present invention is preferably 200 nm to 700 nm. If the wavelength is 700 nm or less, it is a wavelength suitable for the semiconductor wafer evaluation method of the present invention using reflection of laser light, unlike Patent Document 4 in which a semiconductor wafer is transmitted and inspected. In addition, if the wavelength is 200 nm or more, since it is not a radiation region including X-rays, the cost for its management is not high.

<所定のサイズ>
半導体ウェーハを観察すると、明視野及び暗視野のいずれにおいても、スリップはある特定のサイズ(所定のサイズ)未満の大きさのものが検出される。一方、その他のキズ、チップ、クラック等の欠陥では、暗視野は様々なサイズの欠陥が検出されるが、明視野では上述の所定のサイズ未満の大きさのものはほとんど検出されない。ある特定のサイズとは半導体ウェーハの暗視野で確認できる周方向長さで例えば0.4mmであるが、このサイズ別の領域を利用してスリップとその他欠陥を識別することが可能となる。
<Predetermined size>
When a semiconductor wafer is observed, a slip smaller than a specific size (predetermined size) is detected in both the bright field and dark field. On the other hand, in other defects such as scratches, chips and cracks, defects of various sizes are detected in the dark field, but in the bright field, those having a size smaller than the predetermined size are hardly detected. The specific size is the circumferential length that can be confirmed in the dark field of the semiconductor wafer, for example, 0.4 mm, but it is possible to identify slips and other defects by using this size-specific region.

ここでスリップ以外のパーティクルやキズが、明視野で検出されなくなる理由を説明する。レーザー光が観察対象物に照射されるとき、レーザー光はスポット径といわれるある程度の大きさを持つ。欠陥サイズがこのスポット径を大幅に下回ると、反射光が減衰せず、また隣接する検査エリアとの補間もあり明視野では検出が困難となる。ただし、径方向の欠陥サイズが同じでも、その欠陥のウェーハ主面からの垂直方向(例えば高さや深さ)が異なれば検出感度に差が生じる。本発明では、スリップの欠陥高さもしくは欠陥深さについて、他の欠陥とは異なる特徴を有していることを利用して、明視野にて検出している。   Here, the reason why particles and scratches other than slip are not detected in the bright field will be described. When the observation target is irradiated with laser light, the laser light has a certain size called a spot diameter. If the defect size is significantly smaller than the spot diameter, the reflected light is not attenuated, and there is also an interpolation with the adjacent inspection area, making detection difficult in the bright field. However, even if the defect size in the radial direction is the same, if the vertical direction (for example, height and depth) of the defect from the wafer main surface is different, a difference in detection sensitivity occurs. In the present invention, the defect height or the defect depth of the slip is detected in a bright field by utilizing the fact that it has characteristics different from those of other defects.

このように、本発明の半導体ウェーハの評価方法であれば、半導体ウェーハのエッジ部で発生するスリップを短時間かつ非破壊にて評価することができる。また、上述のように、従来はエッジ部にレーザー光を照射し、その反射光を検出して評価するのは、主にキズ、カケ、クラックであり、スリップの検出は行っていなかった。本発明の半導体ウェーハの評価方法であれば、反射光の明視野及び暗視野の両方を用いて所定のサイズ未満を観察することでスリップを検出することができる。   As described above, according to the semiconductor wafer evaluation method of the present invention, the slip generated at the edge portion of the semiconductor wafer can be evaluated in a short time and in a non-destructive manner. In addition, as described above, conventionally, the edge portion is irradiated with laser light and the reflected light is detected and evaluated mainly for scratches, cracks, and cracks, and slip detection has not been performed. If it is the evaluation method of the semiconductor wafer of this invention, a slip can be detected by observing less than predetermined size using both the bright field and dark field of reflected light.

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例]
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely using an Example and a comparative example, this invention is not limited to these.
[Example]

<熱処理が施された半導体ウェーハの準備>
本実施例では、チョクラルスキー法で成長させた直径300mmのシリコン単結晶から得られた半導体ウェーハを使用した。半導体ウェーハのサンプル枚数は5枚とした。以下、図2のフローを用いて説明する。熱処理工程(S1)の前段では研磨工程による鏡面加工を行った。熱処理工程(S1)は、枚葉式エピタキシャル成長装置(Applied Material社製のCentura)を用いてエピタキシャル成長を行った。ちなみに実施例で使用した半導体ウェーハサンプルは、スリップ検出を目的としているため、エピタキシャル成長時にスリップが発生しやすい条件で処理を行っている。上述の熱処理工程(S1)とエッジ検査工程(S2)との間には洗浄を、具体的には水、アンモニア水、過酸化水素水を混合した、いわゆるSC1洗浄と、さらに水、塩酸、過酸化水素水を混合した、いわゆるSC2洗浄を実施している。
<Preparation of heat-treated semiconductor wafer>
In this example, a semiconductor wafer obtained from a silicon single crystal having a diameter of 300 mm grown by the Czochralski method was used. The number of samples of the semiconductor wafer was five. Hereinafter, description will be made with reference to the flow of FIG. In the previous stage of the heat treatment step (S1), mirror finishing by a polishing step was performed. In the heat treatment step (S1), epitaxial growth was performed using a single-wafer epitaxial growth apparatus (Centura manufactured by Applied Material). Incidentally, since the semiconductor wafer sample used in the example is intended for slip detection, it is processed under conditions where slip is likely to occur during epitaxial growth. Cleaning is performed between the heat treatment step (S1) and the edge inspection step (S2), specifically, so-called SC1 cleaning in which water, ammonia water and hydrogen peroxide water are mixed, and further water, hydrochloric acid, excess water. So-called SC2 cleaning in which hydrogen oxide water is mixed is performed.

<明視野画像及び暗視野画像の測定>
エッジ検査工程(S2)において、KLA−Tencor社製CV−300シリーズを用いて熱処理が施された半導体ウェーハのエッジ部の明視野画像及び暗視野画像を取得した。レーザー光は405nmの発振器を使用し、明視野検出器にはCCD(Charge Coupled Device)を、暗視野検出器にはPMT(Photomultiplier Tube)を用いた。また、図示していないが、半導体ウェーハは回転しており、エッジ部のみを検査している。
<Measurement of bright field image and dark field image>
In the edge inspection step (S2), a bright field image and a dark field image of the edge portion of the semiconductor wafer subjected to heat treatment using the CV-300 series manufactured by KLA-Tencor were obtained. As the laser light, a 405 nm oscillator was used, a CCD (Charge Coupled Device) was used as a bright field detector, and a PMT (Photomultiplier Tube) was used as a dark field detector. Although not shown, the semiconductor wafer is rotating and only the edge portion is inspected.

図5は半導体ウェーハのエッジ部から得られたスリップの明視野画像及び暗視野画像である。ちなみに画像は横が半導体ウェーハの周方向11で、縦が径方向12を示している。なお、ここでは欠陥のサイズを、暗視野画像に映っている欠陥の周方向の長さと定義している。図5からは2点のスリップが両画像から確認でき、スケールからその大きさは0.2mm程度であることが分かる。   FIG. 5 is a bright-field image and a dark-field image of a slip obtained from the edge portion of the semiconductor wafer. Incidentally, the image shows the circumferential direction 11 of the semiconductor wafer on the horizontal side and the radial direction 12 on the vertical side. Here, the defect size is defined as the circumferential length of the defect shown in the dark field image. From FIG. 5, it can be seen that two points of slip can be confirmed from both images, and the size is about 0.2 mm from the scale.

図6ではスリップではない欠陥としてパーティクルを測定した場合の明視野画像及び暗視野画像である。パーティクルとは半導体ウェーハ上に付着した異物である。スケールから暗視野画像に映った欠陥サイズは0.3mm程度であることが分かる。図6のパーティクルは、図5で示したスリップより大きいにも関わらず明視野画像には写っていないことが分かる。   FIG. 6 shows a bright-field image and a dark-field image when particles are measured as defects that are not slips. A particle is a foreign substance adhering to a semiconductor wafer. It can be seen from the scale that the defect size reflected in the dark field image is about 0.3 mm. It can be seen that the particles in FIG. 6 are not shown in the bright field image although they are larger than the slip shown in FIG.

図7は、半導体ウェーハ上に形成されたチップを測定した場合の明視野画像及び暗視野画像である。チップとは小さく欠けた状態であり、チッピングとも呼ばれることがある。スケールからその欠陥サイズは1mm強であることが分かる。このように大きい欠陥の場合は、上述のスリップではなくても明視野と暗視野の両方で検出することが可能であるが、このような場合はその大きさからスリップと容易に識別可能である。   FIG. 7 shows a bright-field image and a dark-field image when a chip formed on a semiconductor wafer is measured. A chip is a small chipped state, sometimes called chipping. It can be seen from the scale that the defect size is a little over 1 mm. In the case of such a large defect, it is possible to detect both bright field and dark field without using the above-mentioned slip, but in such a case, it is easily distinguishable from the slip from the size. .

本発明では、上述のようにスリップが明視野と暗視野の両方で検出できることが特徴であるため、それを以下のように明視野検出率という指標を用いて定量化した(算出法は式1を参照)。具体的には図5のように暗視野で検出されたスリップが、同じ位置で明視野画像でも確認できる比率を算出した。ちなみに本装置では暗視野の方が感度が高く設計されているため、スリップが明視野では検出されるが暗視野では検出されない、という状況は発生しない。
明視野検出率(%)=(明視野検出点数÷暗視野検出点数)×100 ・・・(式1)
Since the present invention is characterized in that slip can be detected in both bright field and dark field as described above, it is quantified using an index called bright field detection rate as follows (the calculation method is Equation 1). See). Specifically, as shown in FIG. 5, the ratio at which the slip detected in the dark field can be confirmed in the bright field image at the same position was calculated. Incidentally, since the dark field is designed to have higher sensitivity in this apparatus, a situation in which slip is detected in the bright field but not in the dark field does not occur.
Bright field detection rate (%) = (number of bright field detection points / number of dark field detection points) × 100 (Equation 1)

表1は、式1を使用して算出した欠陥サイズ別の明視野検出率を示したものである。ここで表1に示した0.2〜0.3mmとは、その欠陥の暗視野での周方向長さが0.2mm以上0.3mm未満という意味である。各欠陥サイズの明視野検出率を算出するためのN数は、半導体ウェーハサンプル5枚からそれぞれ任意に抽出した50点である。例えば、0.2〜0.3mmのスリップが98%とは、予めXRTにてスリップと判断され、且つ暗視野観察にて欠陥サイズが0.2〜0.3mmと確認された任意の50点の欠陥のうち、49点が同じ位置の明視野画像によって確認できた、という意味である。また0.4〜0.5mmの欠陥サイズ領域や0.5mm以上の欠陥サイズ領域では「検出せず」と示したが、このような大きなスリップは確認できず、このことは別途XRTでも確認済みである。一方で、0.2mm未満の欠陥サイズは本装置では検出限界に近く、安定性を欠くため、ここでは0.2mm以上の欠陥サイズのもののみを明視野検出率の算出に用いた。表1から欠陥サイズ0.2〜0.3mmと0.3〜0.4mmの、すなわち0.4mmを所定の欠陥サイズとして、この値未満の明視野検出率がスリップ検出率であることを示しており、このことからスリップを9割以上という高い精度で検出できることが分かる。   Table 1 shows the bright field detection rate for each defect size calculated using Equation 1. Here, 0.2 to 0.3 mm shown in Table 1 means that the circumferential length of the defect in the dark field is 0.2 mm or more and less than 0.3 mm. The N number for calculating the bright field detection rate for each defect size is 50 points arbitrarily extracted from five semiconductor wafer samples. For example, if the slip of 0.2 to 0.3 mm is 98%, it is determined that the slip is 50% in advance by XRT and the defect size is confirmed to be 0.2 to 0.3 mm by dark field observation. This means that 49 points were confirmed by the bright field image at the same position. In addition, the defect size region of 0.4 to 0.5 mm or the defect size region of 0.5 mm or more was indicated as “not detected”, but such a large slip could not be confirmed, and this was confirmed by XRT separately. It is. On the other hand, since defect sizes of less than 0.2 mm are close to the detection limit in this apparatus and lack stability, only defects having a defect size of 0.2 mm or more were used for the calculation of the bright field detection rate. Table 1 shows that the defect size of 0.2 to 0.3 mm and 0.3 to 0.4 mm, that is, 0.4 mm as a predetermined defect size, the bright field detection rate less than this value is the slip detection rate. From this, it can be seen that slip can be detected with a high accuracy of 90% or more.

表2は本発明で使用した半導体ウェーハサンプル5枚の合計測定時間を示した。実施例でのスリップやその他の欠陥の測定には19分を要した。サンプル1枚当たりでは4分弱で測定できる。   Table 2 shows the total measurement time of five semiconductor wafer samples used in the present invention. It took 19 minutes to measure slip and other defects in the examples. It can be measured in less than 4 minutes per sample.

[比較例]
比較例では、実施例で使用した半導体ウェーハサンプル5枚をXRT観察した際の合計測定時間を示した。結果は表2から610分となり、サンプル1枚当たりでは120分強となった。
[Comparative example]
In the comparative example, the total measurement time when the five semiconductor wafer samples used in the examples were observed with XRT was shown. The result was 610 minutes from Table 2, which was a little over 120 minutes per sample.

以上の結果から、本発明の半導体ウェーハの評価方法であれば、所定のサイズ未満で、明視野にて検出される欠陥の有無によってスリップであるかどうかを、非破壊で判定することができる。また、明視野で検出された欠陥のうち、所定のサイズ以上のものは、スリップではないと判定することができる。また、スリップ検出にかかる時間が従来のXRTと比較して大幅に短縮できることが分かった。一方、比較例のXRT観察においては、測定に長時間を要した。   From the above results, according to the semiconductor wafer evaluation method of the present invention, it is possible to determine non-destructively whether or not a slip is caused by the presence or absence of a defect that is smaller than a predetermined size and detected in a bright field. Further, it is possible to determine that a defect larger than a predetermined size among the defects detected in the bright field is not a slip. Further, it has been found that the time required for slip detection can be significantly reduced as compared with the conventional XRT. On the other hand, the XRT observation of the comparative example required a long time for measurement.

[参考例]
図8は実施例や比較例で使用した5枚の同じ半導体ウェーハサンプルのうちの1枚のXRT画像である。XRT装置はRigaku社製XRTmicronを使用した。スリップの検出が実施例の明視野画像及び暗視野画像で取得できているかを、このXRT画像により確認した。そのため実際の本発明による評価ではこのようなXRT画像は不要である。図9は、図8で用いた半導体ウェーハサンプルのエッジ部で検出されたスリップについて、エッジ部を拡大したXRT画像と本発明の明視野画像の任意の10点分を並べたものである。この画像は任意の10点のため一例であるが、このようにXRTで検出されたスリップは明視野画像で全て確認できている。暗視野画像については省略しているが、明視野画像と同様、全てのスリップが暗視野画像においても確認されている。
[Reference example]
FIG. 8 is an XRT image of one of the same five semiconductor wafer samples used in the examples and comparative examples. As the XRT apparatus, XRTmicron manufactured by Rigaku was used. It was confirmed from this XRT image whether slip detection could be obtained in the bright field image and dark field image of the example. Therefore, such an XRT image is unnecessary in the actual evaluation according to the present invention. FIG. 9 shows an XRT image obtained by enlarging the edge portion of the slip detected at the edge portion of the semiconductor wafer sample used in FIG. 8 and an arbitrary 10 points of the bright field image of the present invention. This image is an example because of any 10 points, but all the slips detected by XRT can be confirmed in the bright field image. Although the dark field image is omitted, all slips are confirmed in the dark field image as in the bright field image.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.

1…半導体ウェーハエッジ部、 2…レーザー源、 3…明視野検出器、
4…暗視野検出器、 5…反射光(直接反射光)、 6…反射光(散乱光)、
7…半導体ウェーハ全周、 8…主表面、 9…主裏面、 10…面取り面、
11…周方向、 12…径方向。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor wafer edge part, 2 ... Laser source, 3 ... Bright field detector,
4 ... dark field detector, 5 ... reflected light (direct reflected light), 6 ... reflected light (scattered light),
7 ... Whole circumference of semiconductor wafer, 8 ... Main surface, 9 ... Main back surface, 10 ... Chamfered surface,
11 ... circumferential direction, 12 ... radial direction.

Claims (5)

熱処理が施された半導体ウェーハの評価方法であって、
前記半導体ウェーハを、主面として主表面と主裏面とを有し、エッジ部に面取り加工が施された面取り面を有する半導体ウェーハとし、前記半導体ウェーハの前記面取り面を含むエッジ部に対してレーザー光を照射し、その反射光を明視野及び暗視野の両方で検出して明視野画像及び暗視野画像を得て、該明視野画像及び暗視野画像の両方において検出された欠陥であって、所定のサイズ未満である欠陥をスリップであると判定することを特徴とする半導体ウェーハの評価方法。
A method for evaluating a heat-treated semiconductor wafer,
The semiconductor wafer is a semiconductor wafer having a main surface and a main back surface as main surfaces and a chamfered surface with chamfered edges, and a laser is applied to the edge portion including the chamfered surface of the semiconductor wafer. Irradiating light and detecting the reflected light in both bright and dark fields to obtain bright field and dark field images, defects detected in both the bright field and dark field images, A method for evaluating a semiconductor wafer, wherein a defect having a size less than a predetermined size is determined to be a slip.
前記熱処理を、エピタキシャル成長を含むものとすることを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハの評価方法。   2. The semiconductor wafer evaluation method according to claim 1, wherein the heat treatment includes epitaxial growth. 前記レーザー光の波長を200nmから700nmとすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体ウェーハの評価方法。   3. The semiconductor wafer evaluation method according to claim 1, wherein a wavelength of the laser beam is set to 200 nm to 700 nm. 前記所定のサイズを、予め求めておいた欠陥の種類とサイズの関係に基づいて決定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。   The semiconductor wafer evaluation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined size is determined based on a relationship between a defect type and a size obtained in advance. 前記所定のサイズを0.4mmとすることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの評価方法。   The semiconductor wafer evaluation method according to claim 1, wherein the predetermined size is 0.4 mm.
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