JP3620641B2

JP3620641B2 - 半導体ウェーハの検査方法

Info

Publication number: JP3620641B2
Application number: JP29335399A
Authority: JP
Inventors: 雅彦高田
Original assignee: 三菱住友シリコン株式会社
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: JP2001118894A

Description

【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、ラッピング処理及び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

面取り、ラッピング処理及びエッチング処理が施された半導体ウェーハの外周端部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外周端部の欠陥を特定して良否を判定する半導体ウ_エーハの検査方法。
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を特定する端部欠陥検査方法である請求項１に記載の半導体ウェーハの検査方法。