KR101453033B1

KR101453033B1 - 에피택셜 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법

Info

Publication number: KR101453033B1
Application number: KR1020080121211A
Authority: KR
Inventors: 김인겸; 강희복; 심정진
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2014-10-23
Also published as: KR20100062528A

Abstract

본 발명은 에피택셜 웨이퍼의 에피 적층결함(Epitaxial Stacking Fault; ESF)을 검출하는 방법에 관한 것으로, 일단 샘플 에피 웨이퍼에 대하여 검사속도는 느리지만 ESF를 분류할 수 있는 Lasertec Corporation제 모델명 M5350 계열의 검사장비와 같은 공초점 방식의 멀티빔 스캐너를 이용하여 ESF를 검출 및 분류한 다음, 동일한 샘플 에피 웨이퍼에 대하여 검사속도는 빠르지만 ESF의 분리가 쉽지 않은 KLA-Tencor Corporation제 모델명 Surfscan SP 계열의 검사장비와 같은 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 결함들을 검출한다. 이어서, 이 두 장비에 의해 검출된 결함들을 매칭시키고, 매칭된 결함들을 산란 방식의 표면 스캐너에 의한 결함 분포도 상에서 서로 분리될 수 있도록 산란 방식의 표면 스캐너의 검출조건을 설정한다. 그리고, 이렇게 검출조건이 설정된 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 샘플이 아닌 에피 웨이퍼 제품을 검사하여 ESF를 검출한다. 본 발명에 따르면, 검사속도가 빨라 전수 검사가 가능한 산란 방식의 표면 스캐너만으로도, 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에 필적하는 높은 정확도로 ESF를 검출할 수 있다.

에피 적층결함, 산란 방식 표면 스캐너, SP1, SP2, 공초점 방식 멀티빔 스캐너, Magics

Description

에피택셜 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법{Detection Method of Epitaxial Stacking Faults on Epitaxial Wafer}

본 발명은 에피택셜 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법에 관한 것으로, 특히 인라인(in-line)에서 실시간으로 에피택셜 웨이퍼의 에피 적층결함을 검출할 수 있는 에피 적층결함 검출방법에 관한 것이다.

실리콘 에피택셜 웨이퍼(epitaxial wafer) 즉, 저저항률의 실리콘 웨이퍼 위에 고저항률의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시킨 실리콘 에피택셜 웨이퍼는, 높은 게터링(gathering) 능력과 낮은 래치업(latch-up) 특성, 및 고온에서 슬립(slip)에 강한 특징을 가지고 있어, 최근에 MOS 소자뿐만 아니라 LSI 소자용 웨이퍼로서 널리 이용되고 있다.

일반적으로 실리콘 에피택셜 웨이퍼(이하, 간단히 '에피 웨이퍼'라 한다)는 실리콘 잉곳을 슬라이싱하여 웨이퍼 형태로 만든 다음, 래핑, 에칭, 연마 등의 웨이퍼링 공정을 거쳐 제조된 실리콘 웨이퍼 표면에, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 장치를 이용하여 실리콘 에피택셜층을 성장시킴으로써 제조된다. 이렇게 제조된 에피 웨이퍼는 다양한 결함들(defects)을 포함할 수 있는데, 이 결 함들은 잉곳 성장 단계에서 생긴 결정 결함, 웨이퍼링 공정에서 생긴 물리적, 화학적 결함과 이물질, 및 에피택셜 성장 공정에서 생긴 결함들을 포함한다. 도 1은 에피 웨이퍼에 나타날 수 있는 몇 가지 대표적인 결함들을 도시한 것으로서, (a)는 에피택셜 성장 공정에 기인하여 에피택셜층(20)에만 걸쳐있는 적층결함, (b)는 힐록(hillock), (c)는 실리콘 기판(10)에 기인하는 전위(dislocation), (d)는 기판 결함에서 기인하는 적층결함, (e)는 에피 스파이크(epi spike)이다. 이중 본 발명은 특히 (a)와 (d) 즉, 에피택셜 공정에 기인하든 기판에 기인하든 적층결함을 검출 및 분류하는 방법에 관한 것으로, 이하에서 에피 적층결함(epi stacking fault; 이하 간단히 ESF라 한다)이라 함은, 도 1의 (a)와 (d)에 도시된 적층결함을 모두 포함하는 것으로 한다.

다른 결함들도 마찬가지이지만, ESF는 이후 반도체 소자의 불량을 유발할 수 있으므로, 소정 기준 이상의 ESF가 포함된 에피 웨이퍼는 불량 웨이퍼로서, 출하되어서는 아니 된다. 따라서, 제조된 에피 웨이퍼는 원칙적으로 전수 검사하여 ESF 유무와 정도를 파악하여 분류하여야 하며, 가능하다면 ESF가 생성된 원인을 규명하고 에피 웨이퍼의 공정을 거슬러 올라가 ESF가 생성되지 않도록 공정조건들을 변경할 필요가 있다.

웨이퍼 또는 에피 웨이퍼의 결함을 검사하는 장비로서 웨이퍼 제조사에서 많이 사용하는 장비에는, 일반적으로 파티클 카운터(particle counter)라 불리는 KLA-Tencor Corporation제 모델명 Surfscan SP1, SP2 계열의 장비와, 일반적으로 Magics라 불리는 Lasertec Corporation제 모델명 M5350 계열의 장비가 있다. 이 두 종류의 결함 검사장비는 레이저로 웨이퍼 표면을 스캔함으로써 표면의 결함을 검사한다는 점에서는 공통된다. 그러나, KLA-Tencor Corporation제의 파티클 카운터(이하, '산란 방식의 표면 스캐너'라 한다)는 통상 암시야에서 하나의 레이저 빔을 수직 입사 또는 경사 입사시켜 웨이퍼 표면의 결함에 의해 산란되는 빛을 검출하여 결함을 검출하는 방식으로서, 상대적으로 빠른 검사가 가능(즉, 인 라인에서 전수 검사가 가능)하지만 검사 결과에서 곧바로 ESF를 분류할 수 없다는 단점이 있다. 이에 반해, Lasertec Corporation제의 웨이퍼 결함 검사장비(이하, '공초점 방식의 멀티빔 스캐너'라 한다)는 명시야에서 공초점(confocal)의 멀티(상기 M5350 모델에서는 33개) 레이저 빔을 이용하여 고해상도 및 고감도로 검사가 가능하고 검사결과로부터 ESF를 분류할 수 있지만, 검사 속도가 느려 전수 검사가 불가능하고 샘플링 검사밖에 할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에 의하면 도 2에 도시된 바와 같이 전형적으로 직선 또는 사각형 모양인 ESF가 확인가능하지만, 산란 방식의 표면 스캐너에 의하면 검은 바탕에 단지 밝은 점으로밖에 나타나지 않아 다른 결함이나 이물질과 구분이 쉽지 않다.

본 발명은 산란 방식의 표면 스캐너를 사용하여 에피 웨이퍼의 ESF를 정확하고 빠르게 검출할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에서는, 일단 샘플 에피 웨이퍼에 대하여 공초점 방식의 멀티빔 스캐너를 이용하여 ESF를 검출 및 분류한 다음, 동일한 샘플 에피 웨이퍼에 대하여 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 결함들을 검출한다. 이어서, 이 두 장비에 의해 검출된 결함들을 매칭시키고, 매칭된 결함들을 산란 방식의 표면 스캐너에 의한 결함 분포도 상에서 서로 분리될 수 있도록 산란 방식의 표면 스캐너의 검출조건을 설정한다. 그리고, 이렇게 검출조건이 설정된 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 에피 웨이퍼를 검사하여 ESF를 검출한다.

즉, 본 발명에 따른 에피 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법은, (a) 공초점 방식의 멀티빔 스캐너를 이용하여 샘플링된 에피 웨이퍼의 결함들을 검출하고 에피 적층결함을 분류하는 단계; (b) 상기 샘플링된 에피 웨이퍼에 대하여 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 에피 적층결함을 포함하는 결함들을 검출하는 단계; (c) 상기 (a) 단계에서 검출된 결함들과 상기 (b) 단계에서 검출된 결함들을 상호 매칭시키는 단계; (d) 상기 상호 매칭된 결함들이 상기 산란 방식의 표면 스캐너의 검출결과인 결함 분포도 상에서 상기 (a) 단계에서 분류된 에피 적층결함과 에피 적층결함 이외의 결함들로 서로 분리되도록, 상기 산란 방식의 표면 스캐너의 검출조 건을 설정하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 설정된 검출조건으로 상기 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 상기 샘플링된 에피 웨이퍼 이외의 에피 웨이퍼에 대하여 표면 검사를 수행함으로써 에피 적층결함을 검출하는 단계;를 포함한다.

상기 공초점 방식의 멀티빔 스캐너로는 Lasertec Corporation제 모델명 M5350 계열의 장비를 사용할 수 있고, 상기 산란 방식의 표면 스캐너는 KLA-Tencor Corporation제 모델명 Surfscan SP 계열의 장비를 사용할 수 있다.

이 경우 상기 (d) 단계는, 상기 산란 방식의 표면 스캐너의 DNN(Dark Narrow Normal) 채널과 DWO(Dark Wide Oblique) 채널의 설정값의 비인 DNN/DWO 비를 상기 검출조건으로서 설정할 수 있다. 즉, 보다 구체적으로, 상기 DNN/DWO 비를 1.5 이상으로 설정함으로써 산란 방식의 표면 스캐너를 사용하여 에피 적층결함을 검출할 수 있다.

본 발명에 따르면, KLA-Tencor Corporation제 모델명 Surfscan SP 계열의 장비와 같은 산란 방식의 표면 스캐너만으로도 에피 적층결함(ESF)을, 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에 필적하는 높은 정확도로 검출할 수 있다. 특히 산란 방식의 표면 스캐너는 검사속도가 빨라 인 라인에서 실시간으로 모든 에피 웨이퍼에 대한 검사가 가능하므로, 출하되는 에피 웨이퍼의 품질이나 등급을 정확하게 유지할 수 있고, 나아가 ESF 발생 원인의 분석 및 저감에 기여할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 에피 웨이퍼에서 ESF를 검출하는 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에서 각 과정을 설명하기 위한 도면들이다. 이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 공초점 방식의 멀티빔 스캐너로서 Lasertec Corporation제 모델명 M5350 검사장비(이하, 간단히 'Magics'라 한다)를 사용하였고, 산란 방식의 표면 스캐너로서는 KLA-Tencor Corporation제 모델명 Surfscan SP2-XP 검사장비(이하, 간단히 'SP2'라 한다)를 사용하였지만, 동일한 원리로 동작하는 검사장비라면 다른 장비를 사용하여도 됨은 물론이다.

먼저, ESF를 확인 및 분류할 수 있는 검사장비인 Magics를 이용하여 결함들을 검출할 샘플 에피 웨이퍼를 준비한다(S100). 샘플 에피 웨이퍼는 1매만을 준비하여도 되지만 신뢰도를 높이기 위해 복수매 준비하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 5매의 샘플 에피 웨이퍼를 준비하였다.

이어서, Magics를 이용하여 샘플 에피 웨이퍼의 결함들을 검사한다(S110). 이때 검출되는 결함들은, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, ESF 뿐만 아니라 다른 결함들도 포함한다. 따라서, 작업자는 검출된 모든 결함들에 대해 스캔된 이미지(예컨대 도 2와 같은 이미지)를 확인하여 결함 종류를 분류하여 각 결함에 종류별로 마킹함으로써 ESF를 분류한다(S130). 즉, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 모든 결함들이 각 종류별로 마킹된다. 한편, 도 4의 (a)에서는 결함들이 종류별로 여러 가지로 마킹되어 있지만, ESF와 ESF가 아닌 것의 두 종류로만 마킹해도 된다. 이러한 분류 작업은 작업자가 수동으로 행하지만 장비에 자동 분류기능이 있다면 자동으로 행할 수도 있다. 또한, 이때 적어도 ESF로 분류된 결함들에 대해서는 웨이퍼 상의 위치를 XY 좌표값으로 확인하여 나타낸다. 이는 후술하는 SP2에 의해 검출된 결함들과의 매칭을 위한 것이다. 이러한 분류 및 좌표 확인이 끝난 ESF들만을 나타낸 것이 도 4의 (b)이다.

이어서, 상기와 같이 Magics에 의해 결함들을 검출하고 분류했던 동일한 샘플 에피 웨이퍼에 대하여, 이번에는 SP2로 결함들을 검출한다(S130). 한편, 도 3에서 S120 단계와 S130 단계는 이 순서대로 수행되는 것으로 도시되었지만, 그 순서는 중요하지 않고 바뀔 수도 있다. 중요한 것은 동일한 샘플 에피 웨이퍼에 대하여 Magics와 SP2 각각의 장비로 결함을 검출한다는 것이다.

한편, SP2의 경우 결함 검출 모드가 HS(High Sensitivity) 모드와 HT(High Throughput) 모드의 두 가지가 있는데, HS 모드는 말 그대로 검출 감도가 높은 반면 검출 속도는 다소 떨어지고, HT 모드는 검출 속도가 높은 반면 검출 감도는 다 소 떨어지는 모드이다. 또한, SP2는 검출된 결함들을, 전위(도 1의 (c))나 기판 기인 적층결함(도 1의 (d)) 등 기판에 기인하는 결함(LPD_S(Light Point Defect_Sub-like)과, 에피 성장시 생성된 적층결함(도 1의 (a)), 힐록(도 1의 (b)) 또는 에피 스파이크(도 1의 (e))와 같은 에피택셜층에 기인하는 결함(LPD_E(Light Point Defect_Epi-like)과, 그밖의 결함(LPD)으로 분류해 주는 기능이 있다. 또한, SP2에도 검출된 결함들의 좌표를 확인할 수 있는 기능이 있다.

도 4의 (c) 및 (d)는 각각 HS 모드 및 HT 모드에서 검출된 LPD_E만을 도시한 도면이다. 도면에서 바탕이 검은 것은 암시야 집광 광학계를 사용했기 때문이다. 도 4의 (c)와 (d)를 비교해 보면, HS 모드에서 상대적으로 검출 감도가 높은 즉, 검출되는 결함의 개수가 많음을 알 수 있고, 따라서 Magics와의 상관관계를 기초로 ESF를 검출할 때 더 높은 정확도로 검출할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 4의 (b)와 (c) 또는 (d)를 비교해 보면, Magics에 의한 검출결과와 SP2에 의한 검출결과가 대략적으로 일치함을 알 수 있다.

이어서, Magics에 의해 검출된 결함들과 SP2에 의해 검출된 결함들을 서로 매칭시킨다(S140). 구체적으로, 이 단계 S140은 상기 S120 단계에서 확인한 ESF의 좌표와 S130 단계에서 확인한 SP2에 의해 검출된 결함들의 좌표를 서로 매칭시킴으로써 행해진다. 이때, 일반적으로 Magics가 SP2에 비해 검출 감도와 해상도가 높기 때문에 Magics에 의해 검출된 결함들이 SP2에 의해 검출된 결함들보다 많게 나타난다. 따라서, Magics에 의해 검출된 결함들을 솎아내는 클러스터링(clustering) 작업을 행하는 것이 바람직하다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, Magics에 의해 검출된 결함들의 좌표값을 소정 자리수에서 근사(반올림)하여 근접한 복수의 결함들을 하나의 결함으로 단순화(클러스터링)한다. 도 5에서는 24개의 Magics ESF를 소수 첫째 자리에서 반올림하여 7개의 결함으로 단순화시킨 예를 도시하고 있으나, 근사할 자릿수는 SP2의 해상도에 따라 적절히 조절할 수 있다. 또한, 도 5와 전술한 S120 단계의 설명에서 Magics에 의해 검출된 결함들 중 ESF만을 좌표 확인하고 클러스터링하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 좌표 확인 및 클러스터링, 나아가 매칭은 ESF만이 아니라 Magics에 의해 검출된 모든 결함들에 대해 행할 수 있다.

이렇게 클러스터링에 의해 단순화된 Magics에 의해 검출된 결함들과 SP2에 의해 검출된 결함들의 좌표값을 비교하면 대부분의 결함들은 소정 오차범위 내에서 그 좌표값이 일치하고, 일부 Magics 또는 SP2의 어느 일방에 의해서만 검출된 결함들(즉 좌표값이 일치하지 않는)이 존재한다(도 6 및 도 8 참조).

이어서, 상기와 같이 상호 매칭된 결함들이 SP2의 검출결과인 결함 분포도 상에서 ESF와 ESF 이외의 결함들로 서로 분리되도록, SP2의 검출조건을 설정한다(S150). 구체적으로, 본 실시예에서 설정되는 SP2의 검출조건은 DNN 채널과 DWO 채널의 설정값인데, 이에 대해 먼저 설명한다.

SP 계열의 산란 방식 표면 스캐너에는, 웨이퍼에 대한 레이저 빔의 입사가 경사 입사(Oblique)인 경우와 수직 입사(Normal)인 경우, 그리고 입사 레이저 빔이 웨이퍼 표면의 결함에 의해 산란된 광을 넓은 범위(Wide)에서 집광할 것인지와 좁은 범위(Narrow)에서 집광할 것인지의 조합에 따라, DNN(Dark Narrow Normal), DWN(Dark Wide Normal), DNO(Dark Narrow Oblique) 및 DWO(Dark Wide Oblique), 4 개의 채널이 존재한다. 이 4 개의 채널 각각은 집중적으로 검출하고자 하는 결함의 종류에 따라 선택적으로 사용할 수 있으며, SP2-XP 모델에는 경사 입사 검사와 수직 입사 검사를 한 번에 수행하는 듀얼 스캔(dual scan) 기능이 있다. 또한, 각 채널을 사용할 때에는 검출하고자 하는 결함에 따라 그 크기의 임계값을 설정하도록 되어 있다. 예컨대, 각 채널별 임계값은 HS 모드에서 다음 표와 같이 설정할 수 있다.

구분	최소값 [nm]	최대값 [nm]	E-XT [nm]	범위 증가율
DWO	43	100	250	250%
DNO	68	150	500	330%
DWN	67	120	500	416%
DNN	80	160	500	312%

위 표에서 E-XT는 SP2-XP에 있는 기능으로서 동적 범위 확장(EDR) 기능에 의해 결함 크기의 최대값을 확장할 경우의 값이고, 범위 증가율은 이렇게 확장된 경우의 확장전 최대값에 대한 증가율을 의미한다.

본 실시예에서는 위 채널들 중 DWO 채널과 DNN 채널 및 E-XT 기능을 사용하여 상기 S140 단계에서 매칭된 결함들을 결함 분포도 상에 매핑하고 ESF와 ESF 이외의 결함들이 분리되도록, SP2의 검출조건으로서 DNN 채널과 DWO 채널의 설정값을 설정하였다. 즉, 상기 S140 단계에서 매칭된 결함들을 결함 분포도 상에 매핑하면, 도 6에 도시된 바와 같이 된다. 도 6은 Magics에서 검출된 결함들(▲ 및 ▼)과 SP2의 HS 모드에서 검출된 결함들(○ 및 □)을 매칭시킨 후, DWO 채널 설정값을 X축으로 하고 DNN 채널 설정값을 Y축으로 하는 SP2의 결함 분포도 상에 매핑시킨 그래프로서, 도 6으로부터 대부분의 Magics에서 검출된 ESF(▲)와 SP2의 LPD_E/S(Light Point Defect_Epi-like 또는 Sub-like, ○)는 서로 정확히 매칭되고, 또한 대부분의 Magics에서 검출된 ESF 이외의 결함들(▼)과 SP2의 LPD_E/S 이외의 결함들(LPD, □)은 서로 정확히 매칭됨을 알 수 있다. 또한, ESF-LPD_E/S 매칭 쌍들과 비(非)ESF-LPD 매칭 쌍들은 도 6의 그래프에서 DNN/DWO 비가 1.5인 즉, 기울기가 1.5인 직선(B)을 경계로 잘 분리됨을 알 수 있다.

도 6에 나타난 결과를 더욱 정량적으로 분석하기 위해 DNN/DWO 비를 X축으로 한 히스토그램으로 나타내면 도 7과 같이 된다. 도 7로부터도 DNN/DWO 비가 1.5를 경계로 ESF-LPD_E/S 매칭 쌍들과 비(非)ESF-LPD 매칭 쌍들이 잘 분리됨을 알 수 있다.

다음 표 2 및 표 3은 도 6 및 도 7에 나타난 결과를 표로 나타낸 것으로서, 표 2는 도 6에서 서로 매칭된 결함들만을 카운트하여 나타낸 것이고, 표 3은 매칭되지 않은 결함들까지 모두 포함해서 나타낸 것이다.

구분		Magics
구분		비 ESF	ESF	정확도
SP2	LPD	182	0	100%
	LPD_E/S	2	109	98%
	정확도	99%	100%

구분		Magics
구분		비 ESF	ESF	정확도
SP2	LPD	343	5	99%
	LPD_E/S	24	66	94%
	정확도	99%	93%

표 2와 표 3으로부터, SP2의 검출조건으로서 DNN/DWO 비를 1.5 이상으로 설정하면 SP2를 이용하여 매우 높은 정확도로 ESF를 검출할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 표 3의 결과로부터, DNN/DWO 비를 1.5 이상으로 설정한 SP2를 이용하여 에피 웨이퍼의 결함을 검출했을 때 LPD_E/S로 분류되는 결함들의 94%는 ESF라고 할 수 있다(SP2에 의해 LPD_E/S로 분류된 70개의 결함들 중 Magics에 의해 실제 ESF로 분류된 것은 66개이므로 66/70 = 94%).

한편, 이하의 표 4 내지 표 6과 도 8 및 도 9는, SP2의 HT 모드에서 결함들을 검출한 경우에, 각각 표 1 내지 표 3과 도 6 및 도 7에 대응되는 표와 도면들이다.

구분	최소값 [nm]	최대값 [nm]	E-XT [nm]	범위 증가율
DWO	51	140	400	285%
DNO	88	270	1000	370%
DWN	77	140	1700	1200%
DNN	93	210	1000	476%

구분		Magics
구분		비 ESF	ESF	정확도
SP2	LPD	102	16	86%
	LPD_E/S	1	47	98%
	정확도	99%	75%

구분		Magics
구분		비 ESF	ESF	정확도
SP2	LPD	101	7	94%
	LPD_E/S	2	56	97%
	정확도	98%	89%

표 4 내지 표 6과 도 8 및 도 9을 보면, HT 모드에서도 DNN/DWO 비를 1.5 이상으로 설정하면 SP2를 이용하여 높은 정확도(97%)로 ESF를 검출할 수 있음을 알 수 있다.

즉, 이상과 같은 과정을 거쳐 검출조건이 설정된 SP2를 생산 라인에 적용하여 에피 웨이퍼의 결함을 검출하게 되면, Magics를 사용하지 않더라도, 90% 이상의 정확도를 가지고 ESF를 검출할 수 있다. 더욱이, SP2는 검사 속도가 빠르므로 실시간으로 모든 에피 웨이퍼에 대한 검사가 가능하다. 이렇게 ESF가 소정 기준 이상으로 검출된 에피 웨이퍼는 불량품으로 분류되어 폐기 또는 재활용되고, ESF가 다수 발생된 에피 웨이퍼의 제조공정을 거슬러 올라가 불량 원인을 분석하고 공정 조건을 변경하는 등의 후속 조치가 취해진다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 에피 웨이퍼에 나타날 수 있는 몇 가지 대표적인 결함들을 개념적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에 의해 검출된 에피 적층결함(ESF)을 도시한 사진이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 에피 웨이퍼에서 ESF를 검출하는 방법을 도시한 흐름도이다

도 4는 결함 검출장비에 의해 검출된 샘플 에피 웨이퍼 상의 결함들을 그 위치와 함께 개략적으로 도시한 도면들로서, (a)는 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에 의해 검출된 결함들이고, (b)는 (a)에 도시된 결함들 중 ESF만을 분류하여 나타낸 것이며, (c)와 (d)는 산란 방식의 표면 스캐너에 의해 검출된 에피택셜층에 기인한 결함들로서 (c)는 HS(High Sensitivity) 모드에서 검출된 결함들을, (d)는 HT(High Throughput) 모드에서 검출된 결함들을 나타낸 것이다.

도 5는 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에 의해 검출된 결함들을 산란 방식의 표면 스캐너에 의해 검출된 결함들에 매칭시키기 위해, 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에 의해 검출된 결함들을 클러스터링(clustering)하는 과정을 도시한 도면이다.

도 6은 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에서 검출된 결함들과 산란 방식의 표면 스캐너의 HS 모드에서 검출된 결함들을 매칭시킨 후, DWO(Dark Wide Oblique) 채널 설정값을 X축으로 하고 DNN(Dark Narrow Normal) 채널 설정값을 Y축으로 하는 산란 방식의 표면 스캐너의 결함 분포도 상에 매핑시킨 그래프이다.

도 7은 도 6에 나타난 결과를 DNN/DWO 비를 X축으로 하여 나타낸 히스토그램이다.

도 8은 공초점 방식의 멀티빔 스캐너에서 검출된 결함들과 산란 방식의 표면 스캐너의 HT 모드에서 검출된 결함들을 매칭시킨 후, DWO 채널 설정값을 X축으로 하고 DNN 채널 설정값을 Y축으로 하는 산란 방식의 표면 스캐너의 결함 분포도 상에 매핑시킨 그래프이다.

도 9는 도 8에 나타난 결과를 DNN/DWO 비를 X축으로 하여 나타낸 히스토그램이다.

Claims

(a) 공초점 방식의 멀티빔 스캐너를 이용하여 샘플링된 에피 웨이퍼의 결함들을 검출하고 에피 적층결함을 분류하는 단계;

(b) 상기 샘플링된 에피 웨이퍼에 대하여 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 에피 적층결함을 포함하는 결함들을 검출하는 단계;

(c) 상기 (a) 단계에서 검출된 결함들과 상기 (b) 단계에서 검출된 결함들을 상호 매칭시키는 단계;

(d) 상기 상호 매칭된 결함들이 상기 산란 방식의 표면 스캐너의 검출결과인 결함 분포도 상에서 상기 (a) 단계에서 분류된 에피 적층결함과 에피 적층결함 이외의 결함들로 서로 분리되도록, 상기 산란 방식의 표면 스캐너의 검출조건을 설정하는 단계; 및

(e) 상기 (d) 단계에서 설정된 검출조건으로 상기 산란 방식의 표면 스캐너를 이용하여 상기 샘플링된 에피 웨이퍼 이외의 에피 웨이퍼에 대하여 표면 검사를 수행함으로써 에피 적층결함을 검출하는 단계;를 포함하는 에피 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법.
제1항에 있어서,

상기 공초점 방식의 멀티빔 스캐너는 Lasertec Corporation제 모델명 M5350 계열의 장비이고, 상기 산란 방식의 표면 스캐너는 KLA-Tencor Corporation제 모델 명 Surfscan SP 계열의 장비인 것을 특징으로 하는 에피 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법.
제2항에 있어서,

상기 (d) 단계에서, 상기 산란 방식의 표면 스캐너의 DNN(Dark Narrow Normal) 채널과 DWO(Dark Wide Oblique) 채널의 설정값의 비인 DNN/DWO 비를 상기 검출조건으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 에피 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법.
제3항에 있어서,

상기 DNN/DWO 비를 1.5 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는 에피 웨이퍼의 에피 적층결함 검출방법.