JP2818250B2 - Method and apparatus for evaluating semiconductor substrate - Google Patents

Method and apparatus for evaluating semiconductor substrate

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JP2818250B2
JP2818250B2 JP2084646A JP8464690A JP2818250B2 JP 2818250 B2 JP2818250 B2 JP 2818250B2 JP 2084646 A JP2084646 A JP 2084646A JP 8464690 A JP8464690 A JP 8464690A JP 2818250 B2 JP2818250 B2 JP 2818250B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はレーザ光による光散乱トモグラフィ画像を
用いて基板内部の欠陥を探知する半導体基板の評価方法
およびその評価装置に関する。
Description: Object of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a method and apparatus for evaluating a semiconductor substrate for detecting a defect inside the substrate using a light scattering tomography image by a laser beam. .

(従来の技術) 従来、半導体基板中の欠陥を評価する方法として、レ
ーザ光による光散乱トモグラフィを利用する評価方法が
ある。
(Prior Art) Conventionally, as a method for evaluating a defect in a semiconductor substrate, there is an evaluation method using light scattering tomography using laser light.

例えば半導体基板を劈開し、この劈開面に対し垂直方
向に10μm程度基板内に入ったところに、基板に対して
垂直な方向にレーザ光を照射する。このとき基板内の欠
陥等(光散乱体)にて散乱したレーザ光は、劈開面を介
して基板外部に出てくる。この外部に出てきたレーザ光
を、以下、散乱光と呼ぶ。この散乱光を、例えば撮像管
に受けて電気的信号に変換する。次に、この電気的信号
を画像に変換し、例えばCRT等に表示する。以下、この
画像を光散乱トモグラフィ画像と呼ぶ。
For example, a semiconductor substrate is cleaved, and a laser beam is irradiated in a direction perpendicular to the substrate when it enters the substrate by about 10 μm in a direction perpendicular to the cleavage plane. At this time, the laser light scattered by a defect or the like (light scatterer) in the substrate comes out of the substrate through the cleavage plane. Hereinafter, the laser light that has come out is referred to as scattered light. The scattered light is received by, for example, an image pickup tube and converted into an electric signal. Next, the electric signal is converted into an image and displayed on, for example, a CRT. Hereinafter, this image is referred to as a light scattering tomography image.

この光散乱トモグラフィ画像には、半導体基板内の結
晶欠陥等が反映されて写し出される。これにより、光散
乱トモグラフィ画像は、半導体基板内の結晶欠陥等の探
知に用いる一手段となっている。
In this light scattering tomography image, a crystal defect or the like in the semiconductor substrate is reflected and projected. Thus, the light scattering tomography image is one means used for detecting a crystal defect or the like in a semiconductor substrate.

また、上記レーザ光発生には、YAGレーザが用いられ
ている。これは、通常の半導体基板の主成分であるシリ
コン内を良く透過するためである。その波長は、約1.06
μmである。
Further, a YAG laser is used for generating the laser light. This is because the light is well transmitted through silicon, which is a main component of a normal semiconductor substrate. Its wavelength is about 1.06
μm.

ところで、波長1.06μmという値は、半導体基板上に
形成される一つの素子の寸法(〜1.2μm)と、非常に
似かよったものとなっている。基板上の素子は、通常、
規則的に並ぶように形成され、周期的素子配列を形成し
ている。ここで、基板に対し入射される光の波長と、基
板上に形成されている素子配列の周期とが近い場合に
は、光散乱トモグラフィ画像に干渉縞を生じて、基板内
部の欠陥を判別できなくなるという問題が生じる。つま
り、従来のレーザ光による光散乱トモグラフィを利用す
る評価方法では、半導体基板上に素子が形成されてから
は評価できなかった。
Incidentally, the value of the wavelength of 1.06 μm is very similar to the dimension (〜1.2 μm) of one element formed on the semiconductor substrate. The elements on the substrate are usually
They are formed so as to be regularly arranged to form a periodic element array. Here, when the wavelength of light incident on the substrate is close to the period of the element array formed on the substrate, interference fringes are generated in the light scattering tomography image, and defects inside the substrate are determined. There is a problem that it becomes impossible. That is, in the conventional evaluation method using light scattering tomography using laser light, evaluation cannot be performed after an element is formed on a semiconductor substrate.

素子が形成された、あるいは形成途中での半導体基板
を評価できれば、どの工程で、どのような内部欠陥を生
じたかを調べることができ、この欠陥を生じた工程の改
善等の目安となり得る。
If the semiconductor substrate on which the element is formed or is being formed can be evaluated, it is possible to examine what process and what kind of internal defect has occurred, and this can be a measure for improving the process in which this defect has occurred.

(発明が解決しようとする課題) この発明は上記のような点に鑑みて為されたもので、
規則的に素子が形成された半導体基板でも、基板内部の
欠陥を探知できる半導体基板の評価方法およびその評価
装置を提供することを目的とする。
(Problems to be solved by the invention) The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for evaluating a semiconductor substrate that can detect defects inside the substrate even on a semiconductor substrate on which elements are regularly formed.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明による半導体基板の評価方法は、 レーザ光による半導体基板の光散乱トモグラフィ画像
を得て、これにより基板内部の欠陥を探知する半導体基
板の評価方法において、 前記基板に対する前記レーザ光の入射角を任意に変え
て複数設定し、複数設定された各入射角毎に前記レーザ
光を照射し、これにより得られた各光散乱トモグラフィ
画像をそれぞれ合成する画像処理を行ない、一つの光散
乱トモグラフィ画像を得ることを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A method for evaluating a semiconductor substrate according to the present invention is directed to a semiconductor substrate for obtaining a light scattering tomography image of the semiconductor substrate by a laser beam, thereby detecting defects inside the substrate. In the evaluation method, a plurality of incident angles of the laser beam with respect to the substrate are arbitrarily changed, a plurality of the incident angles are set, the laser beam is irradiated at each of the plurality of set incident angles, and each light scattering tomography image obtained thereby Is performed to obtain one light scattering tomography image.

さらに、前記入射角は、前記レーザ光の少なくとも1
波長の光路差を生ずるだけ走査されることを特徴とす
る。
Further, the incident angle is at least one of the laser beams.
It is characterized in that scanning is performed as long as an optical path difference of wavelength is generated.

また、その評価装置は、 半導体基板を載置し、かつこれを水平方向に移動させる
手段と、 前記基板面に対して所定角度でレーザ光を照射する手
段と、 前記基板面に対する前記レーザ光の入射角を変える手
段と、 前記レーザ光によって前記基板内部から生じる散乱光
を受け、これを電気的信号に変換する手段と、 前記入射角を変える毎に得られた前記電気的信号をそ
れぞれ記憶する手段と、 これらの記憶された前記電気的信号をおのおの引き出
し、それぞれ合成する手段と、 合成された電気的信号を1つの画像に変換する手段と
を具備することを特徴とする。
In addition, the evaluation apparatus includes: means for placing the semiconductor substrate and moving the semiconductor substrate in a horizontal direction; means for irradiating the substrate surface with a laser beam at a predetermined angle; and applying the laser beam to the substrate surface. Means for changing an incident angle; means for receiving scattered light generated from the inside of the substrate by the laser beam and converting the scattered light into an electric signal; and storing the electric signal obtained every time the incident angle is changed. Means for extracting each of the stored electric signals and synthesizing them, and means for converting the synthesized electric signals into one image.

(作用) 上記のような半導体基板の評価方法にあっては、レー
ザ光の半導体基板に対する入射角が異なる毎に光散乱ト
モグラフィ画像を得る。ここで、上記レーザ光の入射角
を、レーザ光の1波長の光路差を生じるだけ、変化させ
てやれば、互いに逆相となった光散乱トモグラフィ画像
が得られるので、これらをそれぞれ重ね合わせる画像合
成を行うと、干渉縞を互いに打ち消すことができる。し
たがって、規則的に素子が配列された基板でも、干渉縞
の存在しない光散乱トモグラフィ画像を得られるように
なる。
(Operation) In the method for evaluating a semiconductor substrate as described above, a light scattering tomography image is obtained every time the incident angle of the laser beam to the semiconductor substrate is different. Here, if the angle of incidence of the laser light is changed so as to cause an optical path difference of one wavelength of the laser light, light scattering tomography images having phases opposite to each other are obtained, and these are superimposed on each other. When the images are combined, interference fringes can be canceled each other. Therefore, even with a substrate on which elements are regularly arranged, a light scattering tomography image free of interference fringes can be obtained.

また、上記装置によれば、レーザ光の入射角を変える
手段を具備するので、レーザ光の入射角を任意に設定す
ることができる。
In addition, according to the above-described device, since means for changing the incident angle of the laser light is provided, the incident angle of the laser light can be set arbitrarily.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の実施例に関わる半導
体基板の評価方法およびその評価装置について説明す
る。
(Embodiment) An evaluation method and an evaluation apparatus for a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、第1図ないし第4図を参照して、この発明の一
実施例に係わる半導体基板の評価方法について説明す
る。
First, a method for evaluating a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第1図は、この発明の評価方法の原理を説明する断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view for explaining the principle of the evaluation method of the present invention.

まず、第1図に示すように、基板1の表面には、周期
dをもって規則的に素子2が配列されている。このよう
な基板1に対して、入射角θ=0゜でレーザ光3(31,3
2)を照射して光散乱トモグラフィ画像を得ると、第3
図に示すような干渉縞4ないし7を生じた画像が得られ
る。このように、干渉縞4ないし7は、縦方向にも、横
方向にも出現する。すなわち、画像の黒い部分(参照符
号4,6)、および白い部分(参照符号5,7)ともに干渉縞
の影響を受けている部分である。基板内部の欠陥8は僅
かながら見えているが、明確な画像ではないので、基板
評価の対象とは成りがたい。従来、この干渉縞4ないし
7のために、基板の評価ができなかった。
First, as shown in FIG. 1, the elements 2 are regularly arranged on the surface of the substrate 1 with a period d. With respect to such a substrate 1, a laser beam 3 (3 1 , 3
2 ) When the light scattering tomography image is obtained by irradiating
An image having interference fringes 4 to 7 as shown in the figure is obtained. As described above, the interference fringes 4 to 7 appear in both the vertical and horizontal directions. That is, both the black portions (reference numerals 4 and 6) and the white portions (reference numerals 5 and 7) of the image are portions affected by the interference fringes. Although the defect 8 inside the substrate is slightly visible, it is not a clear image, so that it is difficult to evaluate the substrate. Conventionally, the evaluation of the substrate could not be performed due to the interference fringes 4 to 7.

そこで、本発明では、レーザ光3の入射角θを変化さ
せて、入射角θを変化させる毎に、光散乱トモグラフィ
画像を得る。このとき、それぞれ得られた光散乱トモグ
ラフィ画像には、干渉縞が生じるが、それぞれの画像を
1つに合成すると干渉縞が消え、第4図に示すような明
確な画像を得ることができる。このように、干渉縞は全
く出現することはなく、基板内部の欠陥8がはっきりと
見てとれる。第4図に示す画像を得るには、例えば光の
入射角θを、少なくともレーザ光3の1波長の光路差を
生じるまで変化させ、この範囲で数枚の画像を得て、そ
れぞれ重ね合わせれば良い。
Therefore, in the present invention, the light scattering tomography image is obtained every time the incident angle θ of the laser beam 3 is changed by changing the incident angle θ of the laser beam 3. At this time, interference fringes occur in the obtained light scattering tomography images. However, when the respective images are combined into one, the interference fringes disappear, and a clear image as shown in FIG. 4 can be obtained. . Thus, no interference fringes appear at all, and the defects 8 inside the substrate can be clearly seen. In order to obtain the image shown in FIG. 4, for example, the incident angle θ of the light is changed until an optical path difference of at least one wavelength of the laser light 3 is generated, and several images are obtained in this range and are superposed. good.

ここで、レーザ光3の1波長の光路差について、第1
図および第2図を参照し、より詳細に説明する。第1図
に示すように、まず、レーザ光3を、特にレーザ光31
32の2つの成分に分けてみる。これは、レーザ光3が、
有限の幅を有していることから、この有限の幅内で、レ
ーザ光3を幾つかの成分に分けて考えられることに基づ
く。また、これらのレーザ光成分31と、32との互いの間
隔は、素子配列の周期dと同じものとする。まず、レー
ザ光の入射角θ=0゜の場合では、レーザ光成分31の光
源から、基板表面まで距離(以下光路長称す)と、レー
ザ光成分32と光路長とは、全く変わらない。ところが、
入射角θだけ変化させると、レーザ光成分31と、レーザ
光成分32との間には、 d・sinθ なる光路長の差、すなわち光路差を生じる。この光路長
が、レーザ光の1波長と同じだけ変わるようにすると、
第2図に示すように、点aから点bまでのレーザ光の波
3′による振幅Aと、点bから点cまでの振幅A′とが
互いに逆相となってくる。
Here, regarding the optical path difference of one wavelength of the laser beam 3, the first
This will be described in more detail with reference to FIG. 2 and FIG. As shown in FIG. 1, first, a laser beam 3, especially a laser beam 3 1 ,
Let's divide it into two components, 3 2 . This is because the laser light 3
Since the laser beam 3 has a finite width, the laser beam 3 can be divided into several components within the finite width. These laser light component 3 1, mutual distance between the 3 2 are the same as the period d of the element array. First, in the case of incident angle theta = 0 ° of the laser beam from the laser light component 3 first light source, the distance to the substrate surface (hereinafter referred optical path length), and the laser light component 3 2 and the optical path length is not changed at all . However,
By varying only the angle of incidence theta, a laser beam component 3 1, between the laser light component 3 2, the difference d · sin [theta becomes the optical path length, i.e., causing the optical path difference. If this optical path length is changed by one wavelength of the laser beam,
As shown in FIG. 2, the amplitude A from the point a to the point b due to the wave 3 'of the laser beam and the amplitude A' from the point b to the point c have mutually opposite phases.

本発明では、互いに逆相となる入射角θの時の画像を
それぞれ重ね合わせ、干渉縞を互いに打ち消すようにす
る。この結果、第4図に示すような、明確な画像を得る
ことができるのである。
In the present invention, images at incident angles θ that are in opposite phases to each other are superimposed on each other so that interference fringes are canceled out from each other. As a result, a clear image as shown in FIG. 4 can be obtained.

以上のように、本発明に係わる評価方法によれば、第
1図に示す周期dをもって規則的素子配列を持つような
基板でも評価することが可能となる。すなわち基板1上
に素子形成後、あるいは形成途中において、基板1内に
おける内部欠陥の探知が可能となる。
As described above, according to the evaluation method according to the present invention, it is possible to evaluate even a substrate having a regular element arrangement with a period d shown in FIG. That is, it is possible to detect an internal defect in the substrate 1 after or during the formation of the element on the substrate 1.

次に、第1図の断面図に対して具体的な数値を当ては
め、さらに、第5図ないし第7図を参照してこの発明に
係わる評価装置について説明する。
Next, specific numerical values are applied to the cross-sectional view of FIG. 1, and the evaluation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

第5図は、本発明に係わる第1の実施例の評価装置を
略的に示す斜視図、第6図は、第5図に示す評価装置で
により得られたデータの処理手順を示すブロック図、第
7図は、本発明に係わる第2の実施例の評価装置を略的
に示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an evaluation device of the first embodiment according to the present invention, and FIG. 6 is a block diagram showing a processing procedure of data obtained by the evaluation device shown in FIG. FIG. 7 is a perspective view schematically showing an evaluation apparatus according to a second embodiment of the present invention.

第1図に示すレーザ光3は、シリコンを透過しやすい
YAGレーザ光とする。YAGレーザの波長λは、約1.06μm
である。基板1上に配列された素子の周期dを、1.2μ
mとする。
The laser beam 3 shown in FIG. 1 easily passes through silicon.
YAG laser light is used. The wavelength λ of the YAG laser is about 1.06 μm
It is. The period d of the elements arranged on the substrate 1 is 1.2 μm.
m.

この場合、YAGレーザの波長λと同じ1.06μmの光路
差を生じる入射角θは、以下の式で求めることができ
る。
In this case, the incident angle θ that produces an optical path difference of 1.06 μm, which is the same as the wavelength λ of the YAG laser, can be obtained by the following equation.

d.sinθ=nλ (nは整数) ここで、nの値が0、および1の場合を取ると、 θ=0゜〜62.05゜ となる。すなわち入射角θが約62.05゜になると、光路
差(図中のd・sinθ)は、ほぼ1.06μmとなる。
d.sin θ = nλ (n is an integer) Here, when the values of n are 0 and 1, θ = 0 ゜ to 62.05 ゜. That is, when the incident angle θ becomes about 62.05 °, the optical path difference (d · sin θ in the figure) becomes approximately 1.06 μm.

ここで、第5図に示す評価装置を用いて、入射角θ=
0゜から、例えば入射角θが2゜増す毎に光散乱トモグ
ラフィ画像を得て、これを入射角θ=64゜まで、合計33
枚の光散乱トモグラフィ画像を得る。
Here, using the evaluation device shown in FIG. 5, the incident angle θ =
From 0 °, for example, every time the incident angle θ is increased by 2 °, a light scattering tomographic image is obtained, and this is increased to an incident angle θ = 64 °, for a total of 33 °.
Obtain two light scattering tomography images.

次に、第5図に示す評価装置の構成および作用につい
て説明し、この評価装置により得られたデータの処理方
法を、第6図を参照して説明する。
Next, the configuration and operation of the evaluation device shown in FIG. 5 will be described, and a method of processing data obtained by this evaluation device will be described with reference to FIG.

第5図に示すように、試料ステージ10上には、所定の
断面で割られたウェーハ11(第1図中では1に相当)が
載置されている。試料ステージ10は、図中の矢印A、お
よびA′の方向に動くようになっている。また、上記ウ
ェーハ11の断面12は、劈開面、あるいは鏡面研磨された
面のような鏡面となっている。また、ウェーハ11には、
第1図と同様に、規則的に配列された素子が形成されて
いる。この素子が形成された面は、例えば試料ステージ
10側に向いている。これは、逆に素子形成面がステージ
10側に向いてなくても構わない。このようなウェーハ11
の素子形成面に対し、YAGレーザ13光(第1図中では3
に相当)を照射する。このYAGレーザ光13の照射位置
は、上記断面12の表面から、例えば10μm程度基板内部
に入った位置とする。これは、ウェーハ11内部の欠陥を
探知でき、かつ欠陥による散乱光が、上記断面12を介し
て外部に放出され得ることを配慮したものである。ま
た、YAGレーザ光13の光の幅は4μm程度とする。このY
AGレーザ13は、YAGレーザ発生装置14にて発生され、光
ファイバー15を介して、集光レンズ16に集光され、照射
される。この集光レンズ16は、支持台17に取り付けられ
いる。また、この支持台17は、円弧状に成型されたレー
ル18に、例えばはめ込まれた状態で装着されている。こ
の支持台17には、パルスモータ19が内蔵されている。こ
のパルスモータ19により、支持台17は、上記レール18に
沿って、図中の矢印B、およびB′方向に動くようにな
っている。このように、支持台17がレール18に沿って動
くことによって、上記YAGレーザ光13の、ウェーハ11に
対する入射角を変えることができる。上記パルスモータ
19は、パルスモータ制御装置20にて制御され、制御信号
はケーブル21によって、パルスモータ19に伝達される。
上記ウェーハ11の素子形成面に対して照射されたYAGレ
ーザ光13は、内部欠陥により散乱した光を基板外部に、
上記断面12を介して放出する。この放出された散乱光22
を、対物レンズ23で受ける。この対物レンズ23が受けた
散乱光22は光L1となって、第6図のブロック図に示す撮
像管24へ入り、ここで上記光L1は、電気的信号に変換さ
れる。この電気的信号は、フレームメモリ25に送られて
記憶される。ここで、上記試料ステージ10を、第5図中
の矢印A、あるいはA′方向に、適宜動かすことによっ
て、ウェーハ11の断面12全域にわたって散乱光を得るこ
とができる。断面12全域にわたって得られた散乱光の画
像は、1画像として、上記フレームメモリ25に記憶され
る。本実施例では、上記したように33枚の画像を得るの
で、例えば記憶フレーム数を、33以上有するフレームメ
モリ25を使用する。上記1画像をフレームメモリ25が記
憶すると、この記憶完了を知らせる信号が、コンピュー
タ26に出される。この信号を検知したコンピュータ26
は、信号S2を、第5図に示すパルスモータ制御装置20に
出す。この信号S2を検知したパルスモータ制御装置20
は、制御信号をパルスモータ19に送り、支持台17を所定
量、本実施例では、YAGレーザ13の入射角が2゜変化す
るだけの量だけ動かす。
As shown in FIG. 5, a wafer 11 (corresponding to 1 in FIG. 1) divided by a predetermined cross section is placed on the sample stage 10. The sample stage 10 moves in the directions of arrows A and A 'in the figure. The cross section 12 of the wafer 11 is a mirror surface such as a cleavage surface or a mirror-polished surface. Also, the wafer 11 has
As in FIG. 1, regularly arranged elements are formed. The surface on which this element is formed is, for example, a sample stage.
It is facing 10 side. This means that the element formation surface is the stage
You don't have to face 10 side. Such a wafer 11
13 device light (YAG laser 13 light (3 in FIG. 1)
(Equivalent to). The irradiation position of the YAG laser light 13 is set to a position, for example, about 10 μm inside the substrate from the surface of the cross section 12. This is in consideration of the fact that a defect inside the wafer 11 can be detected and scattered light due to the defect can be emitted to the outside via the cross section 12. The width of the YAG laser light 13 is about 4 μm. This Y
The AG laser 13 is generated by a YAG laser generator 14 and condensed by a condenser lens 16 via an optical fiber 15 and irradiated. The condenser lens 16 is attached to a support 17. The support 17 is mounted on a rail 18 formed in an arc shape, for example, in a state of being fitted. The support 17 has a built-in pulse motor 19. The pulse motor 19 causes the support base 17 to move along the rails 18 in directions indicated by arrows B and B 'in FIG. As described above, the angle of incidence of the YAG laser beam 13 on the wafer 11 can be changed by moving the support 17 along the rail 18. Above pulse motor
19 is controlled by a pulse motor control device 20, and a control signal is transmitted to the pulse motor 19 via a cable 21.
The YAG laser light 13 applied to the element formation surface of the wafer 11 emits light scattered by internal defects to the outside of the substrate,
Discharge via section 12 above. This emitted scattered light 22
Is received by the objective lens 23. The scattered light 22 received by the objective lens 23 becomes light L1 and enters the image pickup tube 24 shown in the block diagram of FIG. 6, where the light L1 is converted into an electric signal. This electrical signal is sent to and stored in the frame memory 25. Here, scattered light can be obtained over the entire cross section 12 of the wafer 11 by appropriately moving the sample stage 10 in the direction of arrow A or A 'in FIG. The image of the scattered light obtained over the entire cross section 12 is stored in the frame memory 25 as one image. In this embodiment, since 33 images are obtained as described above, for example, the frame memory 25 having 33 or more storage frames is used. When the one image is stored in the frame memory 25, a signal notifying the completion of the storage is sent to the computer 26. The computer that detected this signal 26
Sends a signal S2 to the pulse motor control device 20 shown in FIG. The pulse motor control device 20 that has detected this signal S2
Sends a control signal to the pulse motor 19, and moves the support 17 by a predetermined amount, in this embodiment, by an amount that changes the incident angle of the YAG laser 13 by 2 °.

このような動作を、本実施例では、33回繰り返すこと
により、上記フレームメモリ25には、入射角θが0゜〜
64゜まで、2゜毎に得られた33の画像が記憶される。33
の画像が記憶されると、所定数記憶完了の信号がコンピ
ュータ26に出される。これをコンピュータ26が検知する
と、上記フレームメモリ25に記憶されている33の画像
を、それぞれ呼び出し、所定の画像合成動作に入る。こ
の画像合成の方法は、既知の画像合成方法で構わない。
画像合成が完了すると、合成された光散乱トモグラフィ
画像がCRT27に表示される。この合成された光散乱トモ
グラフィ画像の一例は、既に第4図に示してある。
In the present embodiment, such an operation is repeated 33 times so that the frame memory 25 has an incident angle θ of 0 ° to
Up to 64 °, 33 images obtained every 2 ° are stored. 33
Is stored, a signal indicating completion of storage of a predetermined number is output to the computer 26. When the computer 26 detects this, each of the 33 images stored in the frame memory 25 is called, and a predetermined image combining operation is started. This image synthesizing method may be a known image synthesizing method.
When the image combination is completed, the combined light scattering tomography image is displayed on the CRT 27. An example of this combined light scattering tomography image is already shown in FIG.

また、コンピュータ26の機能により、上記合成された
光散乱トモグラフィ画像を光ディスク(または磁気ディ
スク)28に記憶させることもできる。さらに、試験デー
タをコンピュータ26に入力してやれば、試験データをプ
リンタ29によってプリントアウトすることもできるし、
上記合成された光散乱トモグラフィ画像を、ハードコピ
ー機30によって紙上にコピーすることもできる。
Further, by the function of the computer 26, the combined light scattering tomography image can be stored in the optical disk (or magnetic disk) 28. Further, if the test data is input to the computer 26, the test data can be printed out by the printer 29,
The synthesized light scattering tomography image can be copied on paper by the hard copy machine 30.

さらに、コンピュータ26の機能を発展させ、合成する
以前の画像を、個々に呼び出し、CRT27に表示させても
構わない(ただし、干渉縞が入った画像ではある)。
Further, the functions of the computer 26 may be further developed and images before combining may be individually called and displayed on the CRT 27 (however, the images include interference fringes).

また、この個々の画像は、光ディスク28に記憶させて
も、プリンタ29にて、試験データを、個々にプリントア
ウトさせても、ハードコピー30にて、個々の画像をコピ
ーさせても、いずれも任意である。
The individual images can be stored on the optical disk 28, the test data can be individually printed out by the printer 29, or the individual images can be copied by the hard copy 30. Optional.

次に、第7図を参照して、本発明に係わる第2の実施
例の評価装置について説明する。
Next, an evaluation device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第7図に示すように、試料ステージ40上には、所定の
断面で割られたウェーハ41(第1図中では1に相当)が
載置されている。上記ウェーハ41の断面42は、劈開面、
あるいは鏡面研磨された面のような鏡面となっている。
また、ウェーハ41には、規則的に配列された素子が形成
されている。この素子が形成された面は、試料ステージ
40側に向いている。これは、逆に素子形成面がステージ
40側に向いてなくても構わない。このようなウェーハ41
の素子形成面に対し、YAGレーザ光43(第1図中では3
に相当)を照射する。このYAGレーザ光43の照射位置
は、上記断面42の表面から、例えば10μm程度基板内部
に入った位置とする。また、YAGレーザ光43の光の幅は
4μm程度とする。このYAGレーザ光43は、支持台44に
内蔵されているYAGレーザ発生装置にて発生され、集光
レンズ45にて集光され、照射される。このように、上記
YAGレーザ発生装置を、支持台44に内蔵しても良いし、
上記第5図に示した評価装置のように、YAGレーザ発生
装置を外部に置き、光ファイバー等で上記集光レンズ45
に導いても良い。この集光レンズ45が取り付けられた支
持台44は、図中の矢印C、およびC′方向に動くように
なっている。また、上記試料ステージ40は、円状に成型
されたレール46に、例えばはめ込まれた状態で装着され
ている。さらに、上記試料ステージ40の中心、すなわち
レール46の中心には、パルスモータ47が接続されてい
る。このパルスモータ47により、試料ステージ40は、上
記レール46に沿って、図中の矢印D、およびD′方向に
動くようになっている。このように、試料ステージ40が
レール46と一体に回動することによって、上記YAGレー
ザ光43の、ウェーハ41に対する入射角を変えることがで
きる。上記パルスモータ47は、パルスモータ制御装置48
にて制御され、制御信号はケーブル49によって、パルス
モータ47に伝達される。上記ウェーハ41の素子形成面に
対して照射されたYAGレーザ光43は、内部欠陥により散
乱した光を基板外部に、上記断面42を介して放出する。
この放出された散乱光50を、対物レンズ51で受ける。こ
の対物レンズ51が受けた散乱光50は光L1となって、第6
図のブロック図に示す撮像管24へ入り、ここで上記光L1
は、電気的信号に変換される。以後のデータの処理方法
は、上記第1の評価装置で述べた通りである。
As shown in FIG. 7, a wafer 41 (corresponding to 1 in FIG. 1) divided by a predetermined cross section is mounted on the sample stage 40. The cross section 42 of the wafer 41 is a cleavage plane,
Or it is a mirror surface like a mirror polished surface.
On the wafer 41, elements arranged regularly are formed. The surface on which this element is formed is the sample stage
Facing the 40 side. This means that the element formation surface is the stage
You don't have to face the 40 side. Such a wafer 41
The YAG laser beam 43 (3 in FIG.
(Equivalent to). The irradiation position of the YAG laser beam 43 is set to a position, for example, about 10 μm inside the substrate from the surface of the cross section. The width of the YAG laser beam 43 is set to about 4 μm. The YAG laser light 43 is generated by a YAG laser generator built in a support base 44, collected by a condenser lens 45, and irradiated. Thus, the above
The YAG laser generator may be built in the support base 44,
As in the evaluation device shown in FIG. 5, the YAG laser generator is placed outside, and the condensing lens 45 is connected with an optical fiber or the like.
You may lead to. The support base 44 to which the condenser lens 45 is attached moves in the directions of arrows C and C 'in FIG. The sample stage 40 is mounted on a rail 46 formed in a circular shape, for example, in a state of being fitted. Further, a pulse motor 47 is connected to the center of the sample stage 40, that is, the center of the rail 46. The pulse motor 47 moves the sample stage 40 along the rail 46 in the directions indicated by arrows D and D 'in FIG. As described above, by rotating the sample stage 40 integrally with the rail 46, the incident angle of the YAG laser beam 43 with respect to the wafer 41 can be changed. The pulse motor 47 includes a pulse motor control device 48
The control signal is transmitted to the pulse motor 47 via the cable 49. The YAG laser beam 43 applied to the element formation surface of the wafer 41 emits light scattered by internal defects to the outside of the substrate through the cross section.
The emitted scattered light 50 is received by the objective lens 51. The scattered light 50 received by the objective lens 51 becomes light L1,
The light enters the image pickup tube 24 shown in the block diagram of FIG.
Are converted to electrical signals. The subsequent data processing method is as described in the first evaluation device.

ただし、断面42全域の光散乱トモグラフィ画像を得る
場合には、第7図に示した評価装置によると、集光レン
ズ45が取り付けられた支持台44がウェーハ41に沿って矢
印C、あるいはC′方向に動いて得るようになる。
However, when obtaining a light scattering tomography image of the entire cross section 42, according to the evaluation apparatus shown in FIG. 7, the support base 44 to which the condenser lens 45 is attached is moved along the wafer 41 along the arrow C or C. ′ Direction.

また、パルスモータ制御装置48は、第6図に示すコン
ピュータ26から出された信号S2を検知し、制御信号をパ
ルスモータ47に送り、試料ステージ40を所定量、本実施
例では、YAGレーザ光43の入射角が2゜変化するだけの
量だけ動かす。
In addition, the pulse motor control device 48 detects the signal S2 output from the computer 26 shown in FIG. 6, sends a control signal to the pulse motor 47, and moves the sample stage 40 by a predetermined amount, in this embodiment, the YAG laser light. Move the incident angle of 43 only by 2 °.

以上のように、本発明による評価装置では、基板に対
するレーザ光の入射角が変わるように試料ステージ、あ
るいはレーザ光を照射する部分を動かすことによって、
基板に対するレーザ光の入射角を変える手段を具備して
いる。よって、レーザ光の入射角を任意に設定すること
ができ、本発明に係わる基板の評価方法が実現可能とな
る。
As described above, in the evaluation apparatus according to the present invention, by moving the sample stage or the portion irradiated with the laser light so that the incident angle of the laser light to the substrate changes,
Means for changing the incident angle of the laser beam on the substrate is provided. Therefore, the incident angle of the laser beam can be set arbitrarily, and the method for evaluating a substrate according to the present invention can be realized.

したがって、素子が形成された、あるいは形成途中で
の半導体基板の評価が可能となり、これによって得られ
たトモグラフィ画像は、例えばどの工程中に、どのよう
な内部欠陥を生じたかを調べることを可能とし、この欠
陥を生じた工程の改善等の目安となり得る。
Therefore, it is possible to evaluate the semiconductor substrate on which the element is formed or in the middle of the formation, and the tomographic image obtained thereby can be used to determine, for example, what kind of internal defect occurred during which process. This can be a measure for improving the process in which this defect has occurred.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、規則的に素子
が形成された半導体基板でも、基板内部の欠陥を探知で
きる半導体基板の評価方法およびその評価装置が提供さ
れる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a semiconductor substrate evaluation method and an evaluation apparatus capable of detecting a defect inside a substrate even with a semiconductor substrate on which elements are regularly formed are provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の原理を示す断面図、第2図はレーザ
光の波動を表わす図、第3図は入射角0゜時の光散乱ト
モグラフィ画像、第4図は画像合成時の光散乱トモグラ
フィ画像、第5図はこの発明に係わる第1の評価装置を
略的に示す斜視図、第6図はこの発明のデータの処理方
法のブロック図、第7図はこの発明に係わる第2の評価
装置を略的に示す斜視図である。 1……基板、2……素子、3……レーザ光、4〜7……
干渉縞、8……内部欠陥、10……試料ステージ、11……
ウェーハ、12……ウェーハ断面、13……YAGレーザ、14
……YAGレーザ発生装置、15……光ファイバー、16……
集光レンズ、17……支持台、18……レール、19……パル
スモータ、20……パルスモータ制御装置、21……ケーブ
ル、22……散乱光、23……対物レンズ、24……撮像管、
25……フレームメモリ、26……コンピュータ、27……CR
T、28……ディスク、29……プリンタ、30……ハードコ
ピー、40……試料ステージ、41……ウェーハ、42……ウ
ェーハの断面、43……YAGレーザ、44……支持台、45…
…集光レンズ、46……レール、47……パルスモータ、48
……パルスモータ制御装置、49……ケーブル、50……散
乱光、51……対物レンズ。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the principle of the present invention, FIG. 2 is a view showing the wave of a laser beam, FIG. 3 is a light scattering tomography image at an incident angle of 0 °, and FIG. FIG. 5 is a perspective view schematically showing a first evaluation device according to the present invention, FIG. 6 is a block diagram of a data processing method according to the present invention, and FIG. It is a perspective view which shows roughly 2 evaluation apparatuses. 1 ... substrate, 2 ... element, 3 ... laser light, 4-7 ...
Interference fringe, 8 Internal defect, 10 Sample stage, 11
Wafer, 12 ... Wafer cross section, 13 ... YAG laser, 14
…… YAG laser generator, 15 …… Optical fiber, 16 ……
Condenser lens, 17 support base, 18 rail, 19 pulse motor, 20 pulse motor controller, 21 cable, 22 scattered light, 23 objective lens, 24 imaging tube,
25 …… Frame memory, 26 …… Computer, 27 …… CR
T, 28 ... disk, 29 ... printer, 30 ... hard copy, 40 ... sample stage, 41 ... wafer, 42 ... cross section of wafer, 43 ... YAG laser, 44 ... support base, 45 ...
... Condenser lens, 46 ... Rail, 47 ... Pulse motor, 48
…… Pull motor controller, 49… Cable, 50 …… Scattered light, 51 …… Objective lens.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ光による半導体基板の光散乱トモグ
ラフィ画像を得て、これにより基板内部の欠陥を探知す
る半導体基板の評価方法において、 前記基板に対する前記レーザ光の入射角を任意に変えて
複数設定し、複数設定された各入射角毎に前記レーザ光
を照射し、これにより得られた各光散乱トモグラフィ画
像をそれぞれ合成する画像処理を行ない、一つの光散乱
トモグラフィ画像を得ることを特徴とする半導体基板の
評価方法。
1. A method for evaluating a semiconductor substrate, wherein a light scattering tomography image of a semiconductor substrate is obtained by a laser beam and a defect in the substrate is detected by the laser scattering tomographic image. A plurality of light scattering tomography images are obtained by irradiating the laser light at each of the plurality of set angles of incidence, and combining the obtained light scattering tomography images. A method for evaluating a semiconductor substrate, the method comprising:
【請求項2】前記入射角は、前記レーザ光の少なくとも
1波長の光路差を生ずるだけ走査されることを特徴とす
る請求項(1)記載の半導体基板の評価方法。
2. The method for evaluating a semiconductor substrate according to claim 1, wherein said incident angle is scanned so as to produce an optical path difference of at least one wavelength of said laser light.
【請求項3】半導体基板を載置し、かつこれを水平方向
に移動させる手段と、 前記基板面に対して所定角度でレーザ光を照射する手段
と、 前記基板面に対する前記レーザ光の入射角を変える手段
と、 前記レーザ光によって前記基板内部から生じる散乱光を
受け、これを電気的信号に変換する手段と、 前記入射角を変える毎に得られた前記電気的信号をそれ
ぞれ記憶する手段と、 これらの記憶された前記電気的信号をおのおの引き出
し、それぞれ合成する手段と、 合成された電気的信号を1つの画像に変換する手段とを
具備することを特徴とする半導体基板の評価装置。
3. A means for placing a semiconductor substrate and moving the same in a horizontal direction; a means for irradiating a laser beam at a predetermined angle with respect to the substrate surface; and an incident angle of the laser beam with respect to the substrate surface. Means for receiving the scattered light generated from the inside of the substrate by the laser light, and converting the scattered light into an electric signal; and means for storing the electric signal obtained every time the incident angle is changed. An evaluation apparatus for a semiconductor substrate, comprising: means for extracting each of the stored electric signals and synthesizing each of the electric signals; and means for converting the synthesized electric signal into one image.
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