JPH05149724A - 赤外線走査顕微鏡及び赤外線走査顕微鏡検査方法 - Google Patents
赤外線走査顕微鏡及び赤外線走査顕微鏡検査方法Info
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- JPH05149724A JPH05149724A JP3210354A JP21035491A JPH05149724A JP H05149724 A JPH05149724 A JP H05149724A JP 3210354 A JP3210354 A JP 3210354A JP 21035491 A JP21035491 A JP 21035491A JP H05149724 A JPH05149724 A JP H05149724A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウェハを非破壊的に三次元評価可能な赤外線
顕微鏡を提供する。 【構成】 赤外線レーザーダイオード１からのビーム４
は、ウェハの研磨面５を通じてウェハを照明する。ウェ
ハとビーム４とは、Ｘ−Ｙ−Ｚドライブ８により相対的
に走査される。ウェハ内の粒子により入射ビーム４に対
して９０°以上の散乱角で後方散乱した光がウェハ研磨
面５から現れる。この後方散乱光を検出すべき検出器１
２は、ウェハ研磨面５から鏡反射した光が検出されない
位置に配置されている。システムコントロールコンピュ
ータ１１は、検出器１２の出力をＸ−Ｙ−Ｚドライブ８
の走査信号と同期処理することにより、ウェハの三次元
画像をディスプレィ１４に表示する。
顕微鏡を提供する。 【構成】 赤外線レーザーダイオード１からのビーム４
は、ウェハの研磨面５を通じてウェハを照明する。ウェ
ハとビーム４とは、Ｘ−Ｙ−Ｚドライブ８により相対的
に走査される。ウェハ内の粒子により入射ビーム４に対
して９０°以上の散乱角で後方散乱した光がウェハ研磨
面５から現れる。この後方散乱光を検出すべき検出器１
２は、ウェハ研磨面５から鏡反射した光が検出されない
位置に配置されている。システムコントロールコンピュ
ータ１１は、検出器１２の出力をＸ−Ｙ−Ｚドライブ８
の走査信号と同期処理することにより、ウェハの三次元
画像をディスプレィ１４に表示する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は赤外線走査顕微鏡検査に
関し、特に半導体ウェハ及びスラブの評価における適用
を有する。
関し、特に半導体ウェハ及びスラブの評価における適用
を有する。
【０００２】
【発明の背景】近代的な電子デバイスは、電子グレード
半導体ウェハ上に製造される。半導体ウェハは、一般に
チョクラルスキー(Czocharalski)法により、溶融から成
長したインゴットから切断される。原料は、シリコン、
例えばガリウム−ヒ素のようなIII-V 類の原料、例えば
カドミウム−テルウのようなII-VI 類の原料が使用され
る。
半導体ウェハ上に製造される。半導体ウェハは、一般に
チョクラルスキー(Czocharalski)法により、溶融から成
長したインゴットから切断される。原料は、シリコン、
例えばガリウム−ヒ素のようなIII-V 類の原料、例えば
カドミウム−テルウのようなII-VI 類の原料が使用され
る。
【０００３】ウェハ（またはスラブ）の品質を評価でき
ることが重要である。これは、混乱の発生により、後続
の熱処理における原料の反応に影響し、また電子デバイ
スの性能に影響する不純物の局所的な沈殿が存在するた
めである。特に問題はシリコンに関する。チョクラルス
キー シリコン インゴットは、不都合及び利点を有す
る酸化物を含む。原理的な不都合は、電子デバイス製造
に関する熱処理工程において、酸化粒子としての酸素沈
殿である。しかしながら、基本的な不純物、酸化物は、
慎重な熱処理により有益に使用することができる。これ
は、酸化粒子が、金属の銅のような他の不純物における
ゲッター(gettering) 作用を遂げるためである。従っ
て、仮に焼きなまし処理によれば、酸化粒子は、電子デ
バイスが製造されるべき表面から沈殿物の除去を促進さ
せることができ、これは製造工程において導入される他
の不純物を引き離すために使用できる。酸素の他の利点
は、その原料の剛性化である。
ることが重要である。これは、混乱の発生により、後続
の熱処理における原料の反応に影響し、また電子デバイ
スの性能に影響する不純物の局所的な沈殿が存在するた
めである。特に問題はシリコンに関する。チョクラルス
キー シリコン インゴットは、不都合及び利点を有す
る酸化物を含む。原理的な不都合は、電子デバイス製造
に関する熱処理工程において、酸化粒子としての酸素沈
殿である。しかしながら、基本的な不純物、酸化物は、
慎重な熱処理により有益に使用することができる。これ
は、酸化粒子が、金属の銅のような他の不純物における
ゲッター(gettering) 作用を遂げるためである。従っ
て、仮に焼きなまし処理によれば、酸化粒子は、電子デ
バイスが製造されるべき表面から沈殿物の除去を促進さ
せることができ、これは製造工程において導入される他
の不純物を引き離すために使用できる。酸素の他の利点
は、その原料の剛性化である。
【０００４】従って、酸化粒子はシリコンにおいては有
益であるが、それらの密度数、サイズ及び分布は厳格に
制御されねばならず、それ故に、与えられた半導体ウェ
ハにおいて厳格に評価されるべきである。半導体ウェハ
は、径が４乃至８インチ、厚さが０．５乃至１．０ｍｍ
であろう。一つの表面は、電子デバイスを受け入れるよ
うに平坦に研磨され、他の表面は通常はウェーブ状であ
り、エッジは傾斜している。ウェハの評価は、一般に光
学顕微鏡検査による。ウェハは破壊され、露出されたエ
ッジがエッチングされて顕微鏡検査的に試験される。こ
の方法は、露出した表面のみを試験でき、三次元的な評
価は容易に実行できないという不都合を有する。
益であるが、それらの密度数、サイズ及び分布は厳格に
制御されねばならず、それ故に、与えられた半導体ウェ
ハにおいて厳格に評価されるべきである。半導体ウェハ
は、径が４乃至８インチ、厚さが０．５乃至１．０ｍｍ
であろう。一つの表面は、電子デバイスを受け入れるよ
うに平坦に研磨され、他の表面は通常はウェーブ状であ
り、エッジは傾斜している。ウェハの評価は、一般に光
学顕微鏡検査による。ウェハは破壊され、露出されたエ
ッジがエッチングされて顕微鏡検査的に試験される。こ
の方法は、露出した表面のみを試験でき、三次元的な評
価は容易に実行できないという不都合を有する。
【０００５】更に最近では、赤外線像技術が開発されて
きている。半導体ウェハは赤外線光を透過する。シリコ
ンのための最適波長は、約１．３μｍである。光は、固
体、ガスまたは半導体レーザーにより形成でき、ウェハ
を通過する狭細なビームに合焦できる。レーザービーム
の軸は、一般にウェハの表面に対して鉛直をなす。ビー
ムまたはウェハの何れかのラスター走査動作、及びウェ
ハに向けられた赤外線検出器の出力の同期解釈の実行に
より、陰極線管またはコンピュータディスプレィ上に表
示するために像を築き上げることができる。像処理技術
は、空間及び深さ分解、コントラスト、ノイズ影響の緩
和を増大するように使用することができる。
きている。半導体ウェハは赤外線光を透過する。シリコ
ンのための最適波長は、約１．３μｍである。光は、固
体、ガスまたは半導体レーザーにより形成でき、ウェハ
を通過する狭細なビームに合焦できる。レーザービーム
の軸は、一般にウェハの表面に対して鉛直をなす。ビー
ムまたはウェハの何れかのラスター走査動作、及びウェ
ハに向けられた赤外線検出器の出力の同期解釈の実行に
より、陰極線管またはコンピュータディスプレィ上に表
示するために像を築き上げることができる。像処理技術
は、空間及び深さ分解、コントラスト、ノイズ影響の緩
和を増大するように使用することができる。
【０００６】赤外線走査顕微鏡検査は、二つの方法に使
用することができる。即ち、（ａ）明視野即ち透過であ
り、検出器がビーム軸に沿って後方を向き、ウェハにお
ける粒子が光を散乱させて明背景に対する暗スポットと
して現わするモード、及び（ｂ）暗視野即ち散乱であ
り、検出器がウェハに対して斜めをむき、粒子から散乱
した光を受信し、これが暗背景に対する明スポットとし
て現われるモードである。径が約３０ｎｍに達する個々
の粒子が像に成り得る。これらの技術はウェハの非破壊
の利点を有する。
用することができる。即ち、（ａ）明視野即ち透過であ
り、検出器がビーム軸に沿って後方を向き、ウェハにお
ける粒子が光を散乱させて明背景に対する暗スポットと
して現わするモード、及び（ｂ）暗視野即ち散乱であ
り、検出器がウェハに対して斜めをむき、粒子から散乱
した光を受信し、これが暗背景に対する明スポットとし
て現われるモードである。径が約３０ｎｍに達する個々
の粒子が像に成り得る。これらの技術はウェハの非破壊
の利点を有する。
【０００７】シリコンウェハの厚さのために、像の画質
は、像の形成のために使用される光が非平坦面を通じて
ウェハに入射または射出するならば、質が低下する。
は、像の形成のために使用される光が非平坦面を通じて
ウェハに入射または射出するならば、質が低下する。
【０００８】明視野についても、または散乱角度が９０
°以下の暗視野についても、高画質の像はウェハの両面
が平坦に研磨されている場合のみ得られる。
°以下の暗視野についても、高画質の像はウェハの両面
が平坦に研磨されている場合のみ得られる。
【０００９】上述した技術の変形は、入射ビームに対し
て正確に９０°の赤外線を検視するように赤外線検出器
を配置させることである。これはウェハを破断し、研磨
ウェハ面に対して９０°に露出エッジを平坦に研磨する
ことにより達成される。この技術は高画質の像を生成す
る。しかしながら、これは、エッチング顕微鏡検査法と
共に、評価の工程においてウェハが破壊されるという不
都合を有する。全てを評価できるなら、ウェハは製造に
使用されるのと同様に有望である。これは、良好な高分
解、感度及び信号対ノイズ比を持つ三次元評価の全く非
破壊的な方法を与える利点である。本発明は、そのよう
な方法及びそれを用いた顕微鏡を提供しようとするもの
である。
て正確に９０°の赤外線を検視するように赤外線検出器
を配置させることである。これはウェハを破断し、研磨
ウェハ面に対して９０°に露出エッジを平坦に研磨する
ことにより達成される。この技術は高画質の像を生成す
る。しかしながら、これは、エッチング顕微鏡検査法と
共に、評価の工程においてウェハが破壊されるという不
都合を有する。全てを評価できるなら、ウェハは製造に
使用されるのと同様に有望である。これは、良好な高分
解、感度及び信号対ノイズ比を持つ三次元評価の全く非
破壊的な方法を与える利点である。本発明は、そのよう
な方法及びそれを用いた顕微鏡を提供しようとするもの
である。
【００１０】
【発明の概要】本発明の一つの観点によれば、試験すべ
き試料を保持するための試料ステージと、試料ステージ
に保持された試料の表面に赤外線光の入射ビームを向け
る光源装置と、ビームと試料との間のラスター走査状の
相対運動を生成する走査手段と、試料内の粒子から９０
°以上の散乱角で後方散乱した光を受信するように配置
された検出器と、検出器出力を走査と同期処理して像を
形成する手段と、上記試料表面から鏡反射した光の効果
を後方散乱光に関して減少させる選別装置と、を備える
赤外線走査顕微鏡が提供される。
き試料を保持するための試料ステージと、試料ステージ
に保持された試料の表面に赤外線光の入射ビームを向け
る光源装置と、ビームと試料との間のラスター走査状の
相対運動を生成する走査手段と、試料内の粒子から９０
°以上の散乱角で後方散乱した光を受信するように配置
された検出器と、検出器出力を走査と同期処理して像を
形成する手段と、上記試料表面から鏡反射した光の効果
を後方散乱光に関して減少させる選別装置と、を備える
赤外線走査顕微鏡が提供される。
【００１１】本発明の他の観点によれば、研磨面を有す
る半導体試料を赤外線走査顕微鏡検査により評価する方
法であって、研磨面からの試料に赤外線を向け、ビーム
と試料との間のラスター走査状の相対運動を生成し、赤
外線検出器により試料内の粒子から散乱した光を受信す
ると共に、像を形成するように検出器出力を走査と同期
処理し、検出器が、試料内の粒子から研磨面を通じて散
乱した光を受信し、且つ試料の表面から鏡反射した光の
効果を後方散乱光に対して減少させて計測することから
なる赤外線走査顕微鏡検査方法が提供される。
る半導体試料を赤外線走査顕微鏡検査により評価する方
法であって、研磨面からの試料に赤外線を向け、ビーム
と試料との間のラスター走査状の相対運動を生成し、赤
外線検出器により試料内の粒子から散乱した光を受信す
ると共に、像を形成するように検出器出力を走査と同期
処理し、検出器が、試料内の粒子から研磨面を通じて散
乱した光を受信し、且つ試料の表面から鏡反射した光の
効果を後方散乱光に対して減少させて計測することから
なる赤外線走査顕微鏡検査方法が提供される。
【００１２】従って、本発明によれば、散乱角（入射光
と散乱光との間の方向に関する角度）は９０°以上であ
り、散乱光は、入射光が入射したのと同じ面から現れ
る。従って、射出面の付加的な平坦研磨は必要なく、要
求される性能が全く非破壊的に達成できる。
と散乱光との間の方向に関する角度）は９０°以上であ
り、散乱光は、入射光が入射したのと同じ面から現れ
る。従って、射出面の付加的な平坦研磨は必要なく、要
求される性能が全く非破壊的に達成できる。
【００１３】後方散乱の１８０°を含む如何なる角度も
大きな立体角検出を伴うように図られている。おそらく
環状の絞り／ミラー装置、及び／または検出器（共焦モ
ード装置）の前方の小アパーチュァーの使用は、粒子に
より後方散乱した光を受信し、表面によリ鏡反射した光
は全く受信しないかまたは小部分のみを受信することを
与える。
大きな立体角検出を伴うように図られている。おそらく
環状の絞り／ミラー装置、及び／または検出器（共焦モ
ード装置）の前方の小アパーチュァーの使用は、粒子に
より後方散乱した光を受信し、表面によリ鏡反射した光
は全く受信しないかまたは小部分のみを受信することを
与える。
【００１４】ビームとウェハとの間の要求される相対走
査動作は、ビームを光学的に操作することにより達成可
能である。しかしながら、ビームを固定し、ウェハを移
動させる機械的装置を備えるのが好ましい。
査動作は、ビームを光学的に操作することにより達成可
能である。しかしながら、ビームを固定し、ウェハを移
動させる機械的装置を備えるのが好ましい。
【００１５】
【実施例】添付図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
説明する。
【００１６】図１ａ及び図１ｂを参照すると、赤外線レ
ーザーダイオード１を有する赤外線顕微鏡が示されてい
る。赤外線レーザーダイオード１は、この例では波長
１．３μｍで出力３０ｍｖの光を発する。光は、レンズ
２及び３（単純な形態ではレンズ３のみ）からなる系に
より、約３０マイクロンの視野（深さ分解）Ｄの有効深
さに亘って延在する約３マイクロンのビーム４をウエハ
中に生成するようにシリコンウエハに合焦される。これ
らのパラメータはレンズ系を変えることにより変更でき
る。シリコンウェハは径が４乃至８インチであり、厚さ
が約０．５乃至１．０ｍｍである。
ーザーダイオード１を有する赤外線顕微鏡が示されてい
る。赤外線レーザーダイオード１は、この例では波長
１．３μｍで出力３０ｍｖの光を発する。光は、レンズ
２及び３（単純な形態ではレンズ３のみ）からなる系に
より、約３０マイクロンの視野（深さ分解）Ｄの有効深
さに亘って延在する約３マイクロンのビーム４をウエハ
中に生成するようにシリコンウエハに合焦される。これ
らのパラメータはレンズ系を変えることにより変更でき
る。シリコンウェハは径が４乃至８インチであり、厚さ
が約０．５乃至１．０ｍｍである。
【００１７】ビーム４が入射される面５は平坦に研磨さ
れている。反対側の面６はウェーブ状であり、エッジ７
は傾斜している。
れている。反対側の面６はウェーブ状であり、エッジ７
は傾斜している。
【００１８】機械的Ｘ−Ｙ−Ｚドライブ８は、ウェハを
支持するフレーム９に組み合わされている。ドライブは
コントロールユニット１０からの出力により、ウエハを
ビームに対してラスター走査に移動させるように駆動さ
れる。ユニット１０はシステムコントロールコンピュー
タ１１の出力により駆動される。
支持するフレーム９に組み合わされている。ドライブは
コントロールユニット１０からの出力により、ウエハを
ビームに対してラスター走査に移動させるように駆動さ
れる。ユニット１０はシステムコントロールコンピュー
タ１１の出力により駆動される。
【００１９】検出器１２、例えばゲルマニウムダイオー
ドは、ウェハのビーム入射側に位置され、ビームによる
ウェハ照明における何等かの不都合から後方散乱した光
を検出する。例示した後方散乱角は１３５°である。後
方散乱光は研磨面６から現れることが明らかである。検
出器１２は入射ビームに対して表面から鏡反射した光が
殆どまたは全く検出器に達しないことを保証するように
位置される。
ドは、ウェハのビーム入射側に位置され、ビームによる
ウェハ照明における何等かの不都合から後方散乱した光
を検出する。例示した後方散乱角は１３５°である。後
方散乱光は研磨面６から現れることが明らかである。検
出器１２は入射ビームに対して表面から鏡反射した光が
殆どまたは全く検出器に達しないことを保証するように
位置される。
【００２０】検出器１２からの増幅及び信号処理された
出力は回路１３へ適用される。後者の回路からの出力は
システムコントロールコンピュータ１１の入力に適用さ
れ、ここでコンピュータディスプレィ１４に画像を生成
するように走査信号と同期処理される。
出力は回路１３へ適用される。後者の回路からの出力は
システムコントロールコンピュータ１１の入力に適用さ
れ、ここでコンピュータディスプレィ１４に画像を生成
するように走査信号と同期処理される。
【００２１】図２は、検出器１２が、軸が１８０°の環
状錐において角度１４５−１８０°で後方散乱した光を
受信する配置を示す。半絞り１５は、光が錐の半分のみ
においてウェハを照明することを保証する。ビームスプ
リッター領域１６はレンズ１７により検出器１２に合焦
される。錐の他の半分で鏡反射した光は、殆ど検出器１
２に受信されない。
状錐において角度１４５−１８０°で後方散乱した光を
受信する配置を示す。半絞り１５は、光が錐の半分のみ
においてウェハを照明することを保証する。ビームスプ
リッター領域１６はレンズ１７により検出器１２に合焦
される。錐の他の半分で鏡反射した光は、殆ど検出器１
２に受信されない。
【００２２】図３は、検出器１２が、軸が１８０°の環
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。
【００２３】アパーチュァー絞り／ミラー１８は、錐の
内側部分のみの光がウェハを照明することを保証する。
錐の外側部分で後方散乱した光は、アパーチュァー絞り
／ミラー１８により検出器１２へ反射する。錐の内側部
分で鏡反射した光は、殆ど検出器１２に受信されない。
内側部分のみの光がウェハを照明することを保証する。
錐の外側部分で後方散乱した光は、アパーチュァー絞り
／ミラー１８により検出器１２へ反射する。錐の内側部
分で鏡反射した光は、殆ど検出器１２に受信されない。
【００２４】図４は、検出器１２が、軸が１８０°の環
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。アパーチュァー絞り／ミラー１
９は、錐の外側部分のみの光がウェハを照明することを
保証する。錐の内側部分で後方散乱した光は、アパーチ
ュァー絞り／ミラー１９により検出器１２へ反射する。
錐の外側部分で鏡反射した光は、殆ど検出器１２に受信
されない。
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。アパーチュァー絞り／ミラー１
９は、錐の外側部分のみの光がウェハを照明することを
保証する。錐の内側部分で後方散乱した光は、アパーチ
ュァー絞り／ミラー１９により検出器１２へ反射する。
錐の外側部分で鏡反射した光は、殆ど検出器１２に受信
されない。
【００２５】図５は、検出器１２が、軸が１８０°の環
状錐において角度１１０−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。ビームスプリッター２０は、錐
全体のみの光がウェハを照明することを保証する。錐全
体で後方散乱した光、及び錐全体で鏡反射した光は、ビ
ームスプリッター２０により検出器１２へ反射する。小
アパーチュァー２１（典型的には径が５乃至５０μｍの
範囲）が検出器１２の前方に配置され、検出器１２は、
後方散乱光の大部分及び鏡反射光の小部分が検出器１２
に受信されるように配置されている（共焦モード配
置）。この区別は、後方散乱光が主に入射照明光がウェ
ハ中に合焦される位置から発生する一方、鏡反射光がウ
ェハの面から発生することに起因する。これは、二つの
異なる物体が照明系の光軸に沿って位置し、従って二つ
の異なる像が検出系の光軸に沿って位置することの原因
となる。小アパーチュァー２１は、後方散乱光（大部分
と見做される）の合焦像、即ち、鏡反射光（大部分と見
做される）の合焦外像に対応する位置に位置する。
状錐において角度１１０−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。ビームスプリッター２０は、錐
全体のみの光がウェハを照明することを保証する。錐全
体で後方散乱した光、及び錐全体で鏡反射した光は、ビ
ームスプリッター２０により検出器１２へ反射する。小
アパーチュァー２１（典型的には径が５乃至５０μｍの
範囲）が検出器１２の前方に配置され、検出器１２は、
後方散乱光の大部分及び鏡反射光の小部分が検出器１２
に受信されるように配置されている（共焦モード配
置）。この区別は、後方散乱光が主に入射照明光がウェ
ハ中に合焦される位置から発生する一方、鏡反射光がウ
ェハの面から発生することに起因する。これは、二つの
異なる物体が照明系の光軸に沿って位置し、従って二つ
の異なる像が検出系の光軸に沿って位置することの原因
となる。小アパーチュァー２１は、後方散乱光（大部分
と見做される）の合焦像、即ち、鏡反射光（大部分と見
做される）の合焦外像に対応する位置に位置する。
【００２６】図６は、検出器１２が、軸が１８０°の半
環状錐において角度１４５−１８０°での後方散乱した
光を受信する配置を示す。この配置と図２の配置との間
の差異は、検出器１２の前方に小アパーチュァー２１が
配置されていることである。これは、検出器１２に受信
された鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増大さ
せるように付加的な区別を与える。
環状錐において角度１４５−１８０°での後方散乱した
光を受信する配置を示す。この配置と図２の配置との間
の差異は、検出器１２の前方に小アパーチュァー２１が
配置されていることである。これは、検出器１２に受信
された鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増大さ
せるように付加的な区別を与える。
【００２７】図７は、検出器１２が、軸が１８０°の環
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。この配置と図３の配置との間の
差異は、検出器１２の前方に小アパーチュァー２１が配
置されていることである。これは、検出器１２に受信さ
れた鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増大させ
るように付加的な区別を与える。
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。この配置と図３の配置との間の
差異は、検出器１２の前方に小アパーチュァー２１が配
置されていることである。これは、検出器１２に受信さ
れた鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増大させ
るように付加的な区別を与える。
【００２８】図８は、検出器１２が、軸が１８０°の環
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。この配置と図４の配置との間の
差異は、検出器１２の前方に小アパーチュァー２１が配
置されていることである。これは、検出器１２に受信さ
れた鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増大させ
るように付加的な区別を与える。
状錐において角度１２５−１８０°での後方散乱した光
を受信する配置を示す。この配置と図４の配置との間の
差異は、検出器１２の前方に小アパーチュァー２１が配
置されていることである。これは、検出器１２に受信さ
れた鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増大させ
るように付加的な区別を与える。
【００２９】図９は、図７のアパーチュァー絞りの変形
例を示す。アパーチュァー絞り／ミラー１８により反射
された後方散乱光は、径ｄ0 とｄ2 （図７）との間より
もむしろ、径ｄ1 とｄ2 との間の後方散乱光のみが反射
して検出器１２に受信される。この変形例は、径ｄ0 と
径ｄ1 との間の周辺領域に示される何等かの後方散乱光
が検出器に受信されることを防ぐと共に、検出器１２に
受信された鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増
大させる。
例を示す。アパーチュァー絞り／ミラー１８により反射
された後方散乱光は、径ｄ0 とｄ2 （図７）との間より
もむしろ、径ｄ1 とｄ2 との間の後方散乱光のみが反射
して検出器１２に受信される。この変形例は、径ｄ0 と
径ｄ1 との間の周辺領域に示される何等かの後方散乱光
が検出器に受信されることを防ぐと共に、検出器１２に
受信された鏡反射光に対する後方散乱光の比率を更に増
大させる。
【００３０】図１０は、図８のアパーチュァー絞りの変
形例を示す。アパーチュァー絞り／ミラー１９により反
射された後方散乱光は、径ｄ1 （図８）よりもむしろ、
径ｄｄ2 の後方散乱光のみが反射して検出器１２に受信
される。この変形例は、径ｄ1 とｄ2 との間の周辺領域
に示される何等かの後方散乱光が検出器に受信されるこ
とを防ぐと共に、検出器１２に受信された鏡反射光に対
する後方散乱光の比率を更に増大させる。
形例を示す。アパーチュァー絞り／ミラー１９により反
射された後方散乱光は、径ｄ1 （図８）よりもむしろ、
径ｄｄ2 の後方散乱光のみが反射して検出器１２に受信
される。この変形例は、径ｄ1 とｄ2 との間の周辺領域
に示される何等かの後方散乱光が検出器に受信されるこ
とを防ぐと共に、検出器１２に受信された鏡反射光に対
する後方散乱光の比率を更に増大させる。
【００３１】図３、図４、図７、図８、図９及び図１０
に示された配置によれば、レンズ２とレンズ３との間の
アパーチュァー絞り／ミラーは、共にウェハへの入射光
の錐を規定し、検出器１２への後方散乱光の錐を選択す
る。このアパーチュァー絞り／ミラーは、アパーチュァ
ーとミラーとに置き換えることができる。例えば、図３
のアパーチュァー絞り／ミラー１８は、入射光錐を規定
するようにレンズ２に近接したアパーチュァー絞りと、
外部後方散乱錐を選択するようにレンズ３に近接したミ
ラーとに置き換えることができる。このような赤外線走
査顕微鏡のための主な適用パラメータは、ａ）空間分
解、ｂ）場の深さ（深さ分解）、ｃ）信号／ノイズ比、
及びｄ）後方散乱信号／鏡反射信号比である。適用パラ
メータを制御するために用いることができる器械パラメ
ータは、例えば図７及び図９の配置のためには、ａ）レ
ンズ３の有効開口数（ＮＡ）、ｂ）レンズ１７の有効Ｎ
Ａ、ｃ）アパーチュァー絞り／ミラー１８の径ｄ0 、ｄ
1及びｄ2 、及びｄ）アパーチュァー２１のサイズであ
る。
に示された配置によれば、レンズ２とレンズ３との間の
アパーチュァー絞り／ミラーは、共にウェハへの入射光
の錐を規定し、検出器１２への後方散乱光の錐を選択す
る。このアパーチュァー絞り／ミラーは、アパーチュァ
ーとミラーとに置き換えることができる。例えば、図３
のアパーチュァー絞り／ミラー１８は、入射光錐を規定
するようにレンズ２に近接したアパーチュァー絞りと、
外部後方散乱錐を選択するようにレンズ３に近接したミ
ラーとに置き換えることができる。このような赤外線走
査顕微鏡のための主な適用パラメータは、ａ）空間分
解、ｂ）場の深さ（深さ分解）、ｃ）信号／ノイズ比、
及びｄ）後方散乱信号／鏡反射信号比である。適用パラ
メータを制御するために用いることができる器械パラメ
ータは、例えば図７及び図９の配置のためには、ａ）レ
ンズ３の有効開口数（ＮＡ）、ｂ）レンズ１７の有効Ｎ
Ａ、ｃ）アパーチュァー絞り／ミラー１８の径ｄ0 、ｄ
1及びｄ2 、及びｄ）アパーチュァー２１のサイズであ
る。
【００３２】実際には、特殊な物質の適用のために、器
械パラメータは、最適な性能を与えるように選択され
る。例えば、実質的に酸化ゲッター(gettering) 工程と
しての熱処理後のチョクラルスキー(Czocharalski)Ｓｉ
ウェハにおける酸化粒子のための表面露出領域(surface
denuded zone;ＳＤＺ）深さの測定の際には、場の小さ
な深さ、例えば５μｍ、及び鏡反射光の良好な除去が必
要である。これは、レンズ３のための高い有効ＮＡ、及
び小サイズのアパーチュァー２１の使用により達成でき
る。逆に、更に一般的なＣｚ Ｓｉウェハにおける酸化
粒子の密度及び分布の調査のためには、場の大きな深
さ、例えば３０μｍ、高い空間分解、例えば１μｍまた
は更に適切な値、より少ない鏡反射光の除去が重要であ
る。そのときは異なる器械パラメータが使用される。
械パラメータは、最適な性能を与えるように選択され
る。例えば、実質的に酸化ゲッター(gettering) 工程と
しての熱処理後のチョクラルスキー(Czocharalski)Ｓｉ
ウェハにおける酸化粒子のための表面露出領域(surface
denuded zone;ＳＤＺ）深さの測定の際には、場の小さ
な深さ、例えば５μｍ、及び鏡反射光の良好な除去が必
要である。これは、レンズ３のための高い有効ＮＡ、及
び小サイズのアパーチュァー２１の使用により達成でき
る。逆に、更に一般的なＣｚ Ｓｉウェハにおける酸化
粒子の密度及び分布の調査のためには、場の大きな深
さ、例えば３０μｍ、高い空間分解、例えば１μｍまた
は更に適切な値、より少ない鏡反射光の除去が重要であ
る。そのときは異なる器械パラメータが使用される。
【００３３】三次元情報は、ビームの合焦領域をＺ方向
にウェハ内を移動させることによりウェハから得る。従
って、継続的なＸ−Ｙ走査は、各Ｚ位置において三次元
画像を築き上げる。代替的にウェハを通る断面の変動
は、Ｘ−Ｚ走査することにより評価できる。これは、ウ
ェハを通る合焦領域をＺ方向に移動させる間、Ｙ位置を
一定に且つ走査をＸ方向に保持することにより達成でき
る。
にウェハ内を移動させることによりウェハから得る。従
って、継続的なＸ−Ｙ走査は、各Ｚ位置において三次元
画像を築き上げる。代替的にウェハを通る断面の変動
は、Ｘ−Ｚ走査することにより評価できる。これは、ウ
ェハを通る合焦領域をＺ方向に移動させる間、Ｙ位置を
一定に且つ走査をＸ方向に保持することにより達成でき
る。
【００３４】本発明は、方法が全く非破壊的であるか
ら、製造に使用されるべき実際のウェハを評価できると
いう利点を有する。この方法は、デバイスの製造中の試
験、及び必要とあれば以後の最終製品の試験にも使用で
きる。
ら、製造に使用されるべき実際のウェハを評価できると
いう利点を有する。この方法は、デバイスの製造中の試
験、及び必要とあれば以後の最終製品の試験にも使用で
きる。
【００３５】しかしながら、本発明のための基本的な適
用は、デバイス製造に先立つウェハの評価、及び結晶成
長と焼きなまし状態との制御においてである。
用は、デバイス製造に先立つウェハの評価、及び結晶成
長と焼きなまし状態との制御においてである。
【００３６】チョクラルスキーＳｉウエハにおける酸化
粒子の試験のために開示した本発明は、他の半導体、例
えばＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＴ、ＣｄＴｅ等における他
の沈殿粒子及び欠陥の呈示にも同様に適用できる。ウェ
ハ、スラブ及び他の形状の試料を使用してもよい。
粒子の試験のために開示した本発明は、他の半導体、例
えばＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＴ、ＣｄＴｅ等における他
の沈殿粒子及び欠陥の呈示にも同様に適用できる。ウェ
ハ、スラブ及び他の形状の試料を使用してもよい。
【図１】（ａ），（ｂ）を含み、（ａ）はシリコンウェ
ハ評価における本発明に係る方法の基本原理を示す模式
図、（ｂ）は（ａ）のウェハを（ａ）のＡ方向から見た
平面図である。
ハ評価における本発明に係る方法の基本原理を示す模式
図、（ｂ）は（ａ）のウェハを（ａ）のＡ方向から見た
平面図である。
【図２】対称的な照明を有する半絞りを用いた本発明に
係る方法のための配置を示す模式図である。
係る方法のための配置を示す模式図である。
【図３】内部照明を有する環状絞りを用いた本発明に係
る方法のための配置を示す模式図である。
る方法のための配置を示す模式図である。
【図４】外部照明を有する環状絞りを用いた本発明に係
る方法のための配置を示す模式図である。
る方法のための配置を示す模式図である。
【図５】全照明及び共焦モード検出を用いた本発明に係
る方法のための配置を示す模式図である。
る方法のための配置を示す模式図である。
【図６】半絞り及び共焦モード検出を用いた本発明に係
る方法のための配置を示す模式図である。
る方法のための配置を示す模式図である。
【図７】内部照明及び共焦モード検出を有する環状絞り
を用いた本発明に係る方法のための配置を示す模式図で
ある。
を用いた本発明に係る方法のための配置を示す模式図で
ある。
【図８】外部照明及び共焦モード検出を有する環状絞り
を用いた本発明に係る方法のための配置を示す模式図で
ある。
を用いた本発明に係る方法のための配置を示す模式図で
ある。
【図９】図７の配置の変更後の部分を示す光路図であ
る。
る。
【図１０】図８の配置の変更後の部分を示す光路図であ
る。
る。
１…赤外線レーザーダイオード（光源装置）、４…ビー
ム、５…研磨面、８…Ｘ−Ｙ−Ｚドライブ（走査手
段）、９…フレーム（試料ステージ）、１１…システム
コントロールコンピュータ、１２…検出器（赤外線検出
装置）、１５…半絞り、１６，２０…ビームスプリッタ
ー、１８，１９…アパーチュァー絞り／ミラー、２１…
アパーチュァー。
ム、５…研磨面、８…Ｘ−Ｙ−Ｚドライブ（走査手
段）、９…フレーム（試料ステージ）、１１…システム
コントロールコンピュータ、１２…検出器（赤外線検出
装置）、１５…半絞り、１６，２０…ビームスプリッタ
ー、１８，１９…アパーチュァー絞り／ミラー、２１…
アパーチュァー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グラハム・ロジヤー・ブツカー イギリス国、オーエツクス１・３ピーエイ チ、オツクスフオード、パークス・ロード （番地無し）、ユニバーシテイー・オブ・ オツクスフオード、デパートメント・オ ブ・マテリアルズ内 (72)発明者 ゾルト・ジヨン・ラチク イギリス国、オーエツクス１・３ピーエイ チ、オツクスフオード、パークス・ロード （番地無し）、ユニバーシテイー・オブ・ オツクスフオード、デパートメント・オ ブ・マテリアルズ内 (72)発明者 ロバート・フオルスター イギリス国、オーエツクス１・３ピーエイ チ、オツクスフオード、パークス・ロード （番地無し）、ユニバーシテイー・オブ・ オツクスフオード、デパートメント・オ ブ・マテリアルズ内
Claims (12)
- 【請求項１】 試験すべき試料を保持するための試料ス
テージと、 試料ステージに保持された試料の表面に赤外線光の入射
ビームを向ける光源装置と、 ビームと試料との間のラスター走査状の相対運動を生成
する走査手段と、 試料内の粒子から９０°以上の散乱角で後方散乱した光
を受信するように配置された検出器と、 検出器出力を走査と同期処理して像を形成する手段と、 上記試料表面から鏡反射した光の効果を後方散乱光に関
して減少させる選別装置と、を備える赤外線走査顕微
鏡。 - 【請求項２】 選別装置が、鏡反射光を殆どまたは全く
受信しないように検出器を配置する手段を備える請求項
１記載の赤外線走査顕微鏡。 - 【請求項３】 選別装置が、後方散乱光を合焦させる合
焦手段と、この合焦手段に関して検出器へ通過する光の
選択をなすように配置されたアパーチュアー板と、を備
える請求項１または２記載の赤外線走査顕微鏡。 - 【請求項４】 選別装置が入射ビーム中に絞り／ミラー
装置を備え、この絞り／ミラー装置は、入射ビームが絞
り／ミラー装置を通過し、後方散乱光が絞り／ミラー装
置により検出器へ向けられるように配置された請求項１
乃至３の何れか１項に記載の赤外線走査顕微鏡。 - 【請求項５】 絞り／ミラー装置が入射ビームを部分的
に遮断することにより、試料から受信された光が、試料
の表面から鏡反射した光を含む第１の領域と、後方散乱
光は含むが試料の表面から鏡反射した光は殆どまたは全
く含まない入射ビームの遮断部分に相当する第２の領域
とを有し、絞り／ミラー装置が第２領域からの光のみ有
効に検出器へ向かわせる請求項４記載の赤外線走査顕微
鏡。 - 【請求項６】 絞り／ミラー装置が、第１と第２の領域
の境界に隣接する周辺領域を有し、この周辺領域は、第
１領域に近い第２領域における光が検出器から遮断され
るように非反射的である請求項５記載の赤外線走査顕微
鏡。 - 【請求項７】 絞り／ミラー装置が、ミラーを備える環
状アパーチュアー装置であって、そのミラーは、入射ビ
ームの中央部分を遮断し、且つ受信された光の中央部分
を検出器へ反射させるようにビームの中央部分に配置さ
れている請求項５または６記載の赤外線走査顕微鏡。 - 【請求項８】 絞り／ミラー装置が、環状ミラーを備え
るアパーチュアー装置であって、そのミラーは、入射ビ
ームの外側部分を遮断し、且つ受信された光の外側部分
を検出器へ反射させるように配置されている請求項５ま
たは６記載の赤外線走査顕微鏡。 - 【請求項９】 絞り／ミラー装置が、不透明で非反射的
な第１部分と、透過的且つ反射ビームスプリッターであ
る第２部分とに直線により分割され、第１部分は入射ビ
ームを部分的に遮断するように配置され、第２部分は、
残りの入射ビームの透過を許すように、且つ受信された
光の部分を検出器へ反射させるように配置されている請
求項５または６記載の赤外線走査顕微鏡。 - 【請求項１０】 研磨面を有する半導体試料を赤外線走
査顕微鏡検査により評価する方法であって、 研磨面からの試料に赤外線を向け、 ビームと試料との間のラスター走査状の相対運動を生成
し、 赤外線検出器により試料内の粒子から散乱した光を受信
すると共に、像を形成するように検出器出力を走査と同
期処理し、 検出器が、試料内の粒子から研磨面を通じて散乱した光
を受信し、且つ試料の表面から鏡反射した光の効果を後
方散乱光に対して減少させて計測することからなる赤外
線走査顕微鏡検査方法。 - 【請求項１１】 鏡反射光の効果を減少させる計測が、
試料及び入射光に対する検出器の適切な配置からなる請
求項１０記載の赤外線走査顕微鏡検査方法。 - 【請求項１２】 請求項１乃至９の何れか１項に記載の
赤外線走査顕微鏡を使用してなり、評価されるウェハが
試料ステージに搭載されている請求項１０または１１記
載の赤外線走査顕微鏡検査方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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