KR102385259B1 - 실리콘 웨이퍼의 평가 방법 - Google Patents

실리콘 웨이퍼의 평가 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102385259B1
KR102385259B1 KR1020207021707A KR20207021707A KR102385259B1 KR 102385259 B1 KR102385259 B1 KR 102385259B1 KR 1020207021707 A KR1020207021707 A KR 1020207021707A KR 20207021707 A KR20207021707 A KR 20207021707A KR 102385259 B1 KR102385259 B1 KR 102385259B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon wafer
deformation
determined
evaluation method
value
Prior art date
Application number
KR1020207021707A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200098693A (ko
Inventor
하루오 스도
노부에 아라키
가즈키 오카베
고지 아라키
Original Assignee
글로벌웨어퍼스 재팬 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 글로벌웨어퍼스 재팬 가부시키가이샤 filed Critical 글로벌웨어퍼스 재팬 가부시키가이샤
Publication of KR20200098693A publication Critical patent/KR20200098693A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102385259B1 publication Critical patent/KR102385259B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/168Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of polarisation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/241Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet by photoelastic stress analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0047Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to residual stresses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21Polarisation-affecting properties
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers
    • G01N21/9505Wafer internal defects, e.g. microcracks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/21Polarisation-affecting properties
    • G01N2021/217Measuring depolarisation or comparing polarised and depolarised parts of light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8848Polarisation of light

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

본 발명은 실리콘 웨이퍼의 표면 상태나 가공 내용의 제약을 최대한 받지 않고, 반도체 디바이스의 전기적 특성에 영향을 미치는 슬립을 비파괴 및 비접촉으로 검사할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 열처리된 단결정의 실리콘 웨이퍼를 1 ㎟ 이상 25 ㎟ 이하의 등간격의 구획으로 구분하고, 적외 편광의 편광 해소값에 기초하여 상기 구획의 각각에서의 변형 유무를 판별하는 구획 해석 단계와, 상기 구획 해석 단계에서 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수가 소정의 임계값을 넘지 않는 것을 양품으로서 평가하는 스크리닝 단계를 포함한다.

Description

실리콘 웨이퍼의 평가 방법
본 발명은, 반도체 디바이스의 기판에 이용되는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 기판에 이용되는 실리콘 웨이퍼는, 반도체 디바이스의 활성 영역이 되는 표면 및 표층에서, COP(Crystal Originated Particle)라고 불리는 보이드 결함이 존재하지 않는 무결함층을 형성하는 것이 요구된다. 이러한 요구에 대한 기술로서, 종형로(縱型爐)를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 1100℃ 이상의 온도에서 배치식 열처리를 행하는 기술이나, 급속 승강온 열처리(RTP ; Rapid Thermal Process)를 행하는 기술이 알려져 있다.
한편, 실리콘 웨이퍼는, 열처리시에 열응력이나 굽힘 응력이 부하되는 것에 의해, 슬립이 발생되어 소성 변형하는 경우가 있다. 이 슬립이란, 선형의 전위(轉位) 결함의 집합이며, 그 발생 정도에 따라서는, 완성품으로서의 반도체 디바이스의 전기적 특성에 영향을 미치는 요인이 된다. 따라서, 슬립의 발생을 출하전에 검사하여, 부적합품의 유출을 방지할 필요가 있다.
슬립의 발생을 검사하는 방법으로서, 슬립이 발생했을 때, 실리콘 웨이퍼의 표면에는 단차가 나타나는 경우가 많은 것에 착안한 것이 있다.
구체적으로는, 실리콘 웨이퍼의 최종 외관 검사에서 이용되는 표면 검사 장치(예컨대 KLA-Tencor사 제조의 Surfscan SP2)를 이용하여, 슬립의 발생에 기인한 단차를 검출하여, 슬립의 발생을 검출하는 검사 방법이 알려져 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼의 표면층에 잠재하고 있는 변형을, 열처리에 의해 현재화(顯在化)시키는 수법도 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-292054호 공보
그런데, 상기 최종 외관 검사에서 이용되는 표면 검사 장치는, 경면 연마된 웨이퍼를 대상으로 하는 검사에는 적용할 수 있지만, 경면 연마전의 비교적 표면이 거친 상태에서는 노이즈의 레벨이 높기 때문에, 슬립에 기인하는 단차의 검출이 곤란했다.
또한, 검사 대상인 열처리후의 실리콘 웨이퍼를 경면 연마한 것에 의해, 슬립 발생에 기인하는 단차가 평활화되어, 슬립의 검출이 곤란했다.
이와 같이, 최종 외관 검사에서 이용되는 표면 검사 장치를 이용한 슬립의 검출 방법에서는, 실리콘 웨이퍼의 표면 상태나 가공 내용에 의존한다고 하는 기술적 과제가 있었다. 또한, 열처리에 의해 실리콘 웨이퍼의 표면층에 잠재하고 있는 변형을 현재화시키는 수법도, 열처리를 행한다는 점에서는 파괴 검사가 되고, 열처리를 허용하지 않는 조건하에서는 적용할 수 없다.
이상과 같이, 종래의 슬립의 발생을 검출하는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 적용 가능한 조건이 한정되어 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼의 표면 상태나 가공 내용의 제약을 최대한 받지 않고, 반도체 디바이스의 전기적 특성에 영향을 미치는 슬립을 비파괴 및 비접촉으로 검사할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법이 요구되었다.
본 발명은, 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로, 실리콘 웨이퍼의 표면 상태나 가공 내용의 제약을 최대한 받지 않고, 반도체 디바이스의 전기적 특성에 영향을 미치는 슬립을 비파괴 및 비접촉으로 검사할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 열처리된 단결정의 실리콘 웨이퍼의 표면을 1 ㎟ 이상 25 ㎟ 이하의 등간격의 선분으로 나누어진 구획으로 구분하고, 적외 편광의 편광 해소(depolarization)값에 기초하여 상기 구획의 각각에서의 변형 유무를 판별하는 구획 해석 단계와, 상기 구획 해석 단계에서 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수가 소정의 임계값을 넘지 않는 것을 양품(良品)으로서 평가하는 스크리닝 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수는, 변형이 있다고 판별된 구획을 중심으로 한 주위의 전후 좌우 경사 사방에서 변형이 있다고 판별된 구획의 총수로서 정의되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소정의 임계값은, X선 토포그래피를 이용하여 평가한 실리콘 웨이퍼의 슬립의 길이와, 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수의 관계를 미리 취득함으로써 결정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 편광 해소값에 기초한 변형 유무의 판별은, 측정된 편광 해소값을 스무딩(smoothing) 처리하여 장주기 성분을 추출하고, 상기 장주기 성분을 상기 측정된 편광 해소값으로부터 제거하여 얻어진 단주기 성분을 이용하여 행해지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 거칠기 Ra는 0.1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 거칠기 Ra는 0.001 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼의 표면 상태나 가공 내용의 제약을 최대한 받지 않고, 반도체 디바이스의 전기적 특성에 영향을 미치는 슬립을 비파괴 및 비접촉으로 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 이용하는 장치의 원리를 설명하는 도면이다.
도 2는 측정된 편광 해소값의 일례를 보여주는 그래프이다.
도 3은 측정된 편광 해소값의 면내 맵의 일례를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 편광 해소값을 스무딩 처리하여 장주기 성분을 추출한 그래프이다.
도 5는 도 3에 도시한 편광 해소값의 면내 맵으로부터 장주기 성분을 추출한 면내 맵을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시한 편광 해소값으로부터 장주기 성분을 제거하여 단주기 성분을 추출한 그래프이다.
도 7은 도 3에 도시한 편광 해소값의 면내 맵으로부터 단주기 성분을 추출한 면내 맵을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 인접수를 이용한 판별예를 보여주는 도면이다.
도 10은 인접수의 최대치와 슬립 길이의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 11은 대표적인 측정예의 면내 맵을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법에 관해, 도면에 기초하여 설명한다. 또, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법의 실시는, 이하에 설명하는 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
(장치 구성의 예)
본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법에 이용하는 장치로는, SIRD(Scanning Infrared Depolarization) 장치라고도 불리는 적외광 탄성 측정 장치를 이용할 수 있다. 이 적외광 탄성을 이용한 변형 측정 장치는, 응력을 받은 샘플 내를 편광이 투과할 때의 복굴절(광탄성)을 이용하여, 샘플에 부하되고 있는 응력을 수치화하여 측정하는 장치이다. 샘플로서 실리콘 웨이퍼를 이용하는 경우, 실리콘에 대한 투과율이 높은 적외광이 일반적으로 이용된다.
도 1은, 적외광 탄성 측정 장치(1)의 측정 원리를 모식적으로 설명하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 적외광 탄성 측정 장치(1)의 측정 원리에서는, 적외 레이저 소자(2)로부터 출사된 적외 편광이 실리콘 웨이퍼(W)를 투과하고, 상기 실리콘 웨이퍼(W)를 투과한 적외 편광을 애널라이저(3)에 의해 측정함으로써, 실리콘 웨이퍼(W)에 발생한 변형을 측정한다.
적외 레이저 소자(2)와 실리콘 웨이퍼(W)의 사이에는 폴라라이저(4)가 설치되고, 적외 레이저 소자(2)로부터 출사된 적외 편광은, 폴라라이저(4)를 투과한 후에 실리콘 웨이퍼(W)에 조사(照射)되도록 배치되어 있다. 적외 레이저 소자(2)로부터 출사된 레이저는, 그 자체가 편광이지만, 폴라라이저(4)를 투과시키는 것에 의해 편광면이 정밀하게 조정된다.
애널라이저(3)는, 2개의 수광 소자(5, 6)와 편광 빔 스플리터(7)를 구비하고 있다. 편광 빔 스플리터(7)는, 폴라라이저(4)를 투과하는 편광과 동일한 편광면을 갖는 편광만을 수광 소자(5)로 유도하며, 폴라라이저(4)를 투과하는 편광과 상이한 편광면을 갖는 편광만을 수광 소자(6)로 유도한다.
따라서, 수광 소자(5)가 검출하는 광강도와 수광 소자(6)가 검출하는 광강도의 비는, 실리콘 웨이퍼(W)를 투과함으로써 생기는 편광 해소의 정도를 나타내는 지표(편광 해소값)가 된다. 응력이 부하된 개소의 실리콘 웨이퍼(W)는 광탄성이 발생하기 때문에, 편광 해소값은, 실리콘 웨이퍼(W)에 부하되고 있는 응력의 분포를 나타내는 지표가 된다.
(측정예)
여기서, 도 2 내지 도 7을 참조하면서, 적외광 탄성 측정 장치(1)로 측정되는 편광 해소값 및 이 편광 해소값으로부터 슬립에 관계된 변형의 정보를 현재화시키는 처리에 관해 설명한다.
도 2는 측정된 편광 해소값의 일례를 보여주는 그래프이며, 도 3은 측정된 편광 해소값의 면내 맵의 일례를 보여주는 도면이다. 도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 측정되는 편광 해소값 그 자체에는, 장주기 성분과 단주기 성분이 포함되어 있다. 장주기 성분은, 주로 결정 구조에 기인하는 것이며, 단주기 성분이 슬립 발생에 관계되어 있다. 따라서, 보다 정확하게 슬립 발생을 검출하기 위해, 이하와 같이, 측정된 편광 해소값으로부터 단주기 성분을 추출한다.
도 4는 도 2에 도시한 편광 해소값을 스무딩 처리하여 장주기 성분을 추출한 그래프이며, 도 5는 도 3에 도시한 편광 해소값의 면내 맵으로부터 장주기 성분을 추출한 면내 맵을 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는, 도 2 및 도 3에 도시되는 편광 해소값을 스무딩 처리함으로써 얻어진 것이다. 여기서, 스무딩 처리는, 예컨대 플로팅 애버리징 처리로 할 수 있고, 플로팅 애버리징의 구간은, 예컨대 0.5~4 ㎜로 하는 것이 바람직하다.
도 6은 도 2에 도시한 편광 해소값으로부터 장주기 성분을 제거하여 단주기 성분을 추출한 그래프이며, 도 7은 도 3에 도시한 편광 해소값의 면내 맵으로부터 단주기 성분을 추출한 면내 맵을 보여주는 도면이다. 구체적으로는, 도 6 및 도 7은, 도 2 및 도 3에 도시되는 편광 해소값으로부터, 도 4 및 도 5에 도시되는 장주기 성분을 제거한 것이다.
도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 편광 해소값의 단주기 성분은, 국소적으로 값이 크게 오르내리는 개소가 존재한다. 이들 개소는, 국소적인 변형이 큰 개소이며, 진폭이 소정의 임계값(예컨대 ±40 DU)을 넘은 경우에 상기 개소에 변형이 있다고 판별하면 된다.
보다 자세하게는, 실리콘 웨이퍼를 1 ㎟ 이상 25 ㎟ 이하의 등간격의 선분으로 나누어진 구획으로 구분하고, 상기 구획 내에서 단주기 성분의 진폭이 소정의 임계값을 넘은 경우에, 그 구획에 변형이 있다고 판별한다.
(평가 방법의 순서)
여기서, 도 8을 참조하면서, 실리콘 웨이퍼의 평가 방법의 순서를 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법을 도시하는 흐름도이다. 또, 도 8에 도시되는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 1장의 실리콘 웨이퍼에 관한 것이지만, 평가해야 할 실리콘 웨이퍼가 복수 장인 경우에는, 도 8에 도시되는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법을 그 장수만큼 반복하면 된다.
또한, 평가하는 실리콘 웨이퍼의 표면 거칠기 Ra는, 0.1 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.001 ㎛ 이상인 것이 바람직하다. 표면 거칠기 Ra가 0.1 ㎛ 이하인 실리콘 웨이퍼에서는, 적외 편광의 투과량을 충분히 얻을 수 있기 때문이다. 한편, 표면 연마전의 실리콘 웨이퍼의 표면 거칠기 Ra는 0.001 ㎛ 이상이기 때문이다.
이러한 표면 거칠기 Ra에서는, 표면 검사 장치를 이용한 슬립 측정을 적절히 행할 수 없지만, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 표면 거칠기 Ra는 0.001 ㎛ 이상이라도 실시하는 것이 가능하다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 맨 처음 실리콘 웨이퍼의 편광 해소값을 측정한다(단계 S1). 이 편광 해소값의 측정은, 상기 적외광 탄성 측정 장치(1)를 이용하여 행해진다. 즉, 응력을 받은 실리콘 웨이퍼 내를 편광이 투과할 때의 복굴절(광탄성)을 이용하여, 실리콘 웨이퍼에 부하되고 있는 응력을 편광 해소값으로서 측정한다.
다음으로, 실리콘 웨이퍼의 구획을 해석한다(단계 S2). 이 구획 해석은, 열처리된 단결정의 실리콘 웨이퍼를 1 ㎟ 이상 25 ㎟ 이하의 등간격의 선분으로 나누어진 구획으로 구분하고, 적외광 탄성 측정 장치(1)를 이용하여 측정된 편광 해소값에 기초하여 각 구획에서의 변형 유무를 판별한다.
이 구획 해석에서의 편광 해소값에 기초한 변형 유무의 판별은, 측정된 편광 해소값을 스무딩 처리하여 장주기 성분을 추출하고, 상기 장주기 성분을 측정된 편광 해소값으로부터 제거하여 얻어진 단주기 성분을 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 상기와 같이, 측정되는 편광 해소값에는, 주로 결정 구조에 기인하는 장주기 성분과 슬립 발생에 관계된 단주기 성분이 포함되어 있기 때문이다.
다음으로, 구획마다의 변형의 유무로부터 실리콘 웨이퍼의 스크리닝을 행한다(단계 S3). 이 스크리닝에서는, 상기 구획 해석에서 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수가 소정의 임계값을 넘지 않는 것을 양품으로서 평가한다.
여기서, 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수는, 변형이 있다고 판별된 구획을 중심으로 한 주위의 전후 좌우 경사 사방에서 변형이 있다고 판별된 구획의 총수로서 정의하는 것이 바람직하다. 도 9는 인접수를 이용한 판별예를 보여주는 도면이다.
도 9에 도시되는 등면적의 정방 구획에서, 해칭되어 있는 구획은, 변형이 있다고 판별된 구획을 의미한다. 변형이 있다고 판별된 구획(C)을 중심으로 한 경우, 그 주위의 구획은 전후 좌우 경사 사방의 8개의 구획(1~8)이 된다. 이 경우의 인접수는, 이 8개의 구획(1~8) 중 변형이 있다고 판별된 구획의 수로 정의된다. 즉, 도 9에 도시되는 예에서는, 구획(3)과 구획(4)과 구획(7)의 3개의 구획에서 변형이 있기 때문에, 인접수는 3이 된다.
스크리닝에 이용하는 인접수의 임계값은, X선 토포그래피를 이용하여 평가한 실리콘 웨이퍼의 슬립의 길이와 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수의 관계를 미리 취득함으로써 결정하는 것이 바람직하다.
이후에, 실험예를 제시하면서 설명하는 바와 같이, 상기 실리콘 웨이퍼의 평가 방법에 따라 구한 인접수는, X선 토포그래피를 이용하여 평가한 실리콘 웨이퍼의 슬립의 길이와 좋은 상관관계가 있다.
따라서, 미리 X선 토포그래피를 이용하여 평가한 실리콘 웨이퍼의 슬립의 길이에 기초하여 인접수의 임계값을 결정하면, X선 토포그래피를 이용하지 않더라도, 그것과 동일한 정도의 정밀도로 실리콘 웨이퍼를 평가할 수 있다.
여기서, 도 8을 다시 참조하여, 다음 단계를 설명한다. 스크리닝을 끝낸 실리콘 웨이퍼는, 양품인지 아닌지에 기초하여 다음 공정으로 불출(拂出)할지의 여부를 판단한다(단계 S4). 인접수가 소정의 임계값(예컨대 6)을 넘지 않는 것을 양품으로서 판단하고(Yes), 양품으로서 판단된 실리콘 웨이퍼는, 다음 공정으로 불출된다(단계 S5). 한편, 인접수가 소정의 임계값(예컨대 6) 이상인 것을 불량품으로서 판단하고(No), 불량품으로서 판단된 실리콘 웨이퍼는 폐기된다(단계 S6).
(효과의 검증 실험)
여기서, 도 10 및 도 11을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법의 효과를 설명한다. 도 10은 인접수의 최대치와 슬립 길이의 관계를 도시하는 그래프이며, 도 11은 대표적인 측정예의 면내 맵을 보여주는 도면이다.
검증 실험에 이용한 샘플은, 산소 농도가 1.2×1018 atoms/㎤이며, 질소 농도가 3×1014 atoms/㎤, 직경 φ이 300 ㎜인 실리콘 웨이퍼이다. 비교를 위해, 경면 연마전의 것과 경면 연마후의 것을 검증 실험에 이용하고 있지만, 그 표면 거칠기 Ra는, 경면 연마전의 것이 0.01 ㎛이고, 경면 연마후의 것이 0.0001 ㎛이다. 열처리로는, 1350℃에서 30초의 RTO(Rapid Thermal Oxidation)를 행했다.
도 10에 플롯되는 데이터는, 경면 연마전의 샘플 및 경면 연마후의 샘플에 관해, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법으로 얻어진 결과, 즉 인접 구획수의 최대치와, X선 토포그래피를 이용한 슬립 길이(㎜) 및 최종 외관 검사에서 이용되는 표면 검사 장치(KLA-Tencor사 제조의 Surfscan SP2)의 결과와의 비교를 나타내고 있다. 도 10에 도시되는 그래프는, 본 발명의 실시형태에 따른 인접수의 최대치를 횡축, 비교를 위한 X선 토포그래피를 이용한 슬립 길이(㎜)를 종축으로 하고, 샘플의 차이 및 표면 검사 장치에서의 판정의 차이는, 플롯되는 기호의 차이로 표시되어 있다.
도 10에 플롯되는 데이터「○」는, 경면 연마후의 샘플에 관한 것이며, 표면 검사 장치에서는 양품으로 판정된 것이고, 플롯되는 데이터「△」는, 경면 연마후의 샘플에 관한 것이며, 표면 검사 장치에서는 불량품으로 판정된 것이다. 플롯되는 데이터「□」는, 경면 연마전의 샘플에 관한 것이며, 표면이 거칠기 때문에, 표면 검사 장치로는 측정 불가능한 샘플이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 경면 연마후의 샘플과 경면 연마전의 샘플 모두에 대하여, 발명의 실시형태에 따른 인접수의 최대치와 X선 토포그래피를 이용한 슬립 길이(㎜)의 사이에 좋은 상관관계가 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, X선 토포그래피를 이용한 검사를 직접 행하지 않더라도, 이것과 동등한 정밀도로 실리콘 웨이퍼에 생기는 슬립을 적절히 스크리닝할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 경면 연마전의 실리콘 웨이퍼에 대해서도 적용 가능하기 때문에, 종래의 최종 외관 검사에서 이용되는 표면 검사 장치(예컨대 KLA-Tencor사 제조의 Surfscan SP2)보다, 적용 가능한 실리콘 웨이퍼의 범위가 넓다.
또한, 표면 검사 장치에서는 양품으로 판정된 샘플의 데이터「○」 중에는, X선 토포그래피를 이용하여 측정한 슬립 길이가 긴 것도 포함되어 있다. 이것은, 종래의 최종 외관 검사에서 이용되는 표면 검사 장치를 이용한 슬립의 검출 방법에서는, 원래는 제거해야 할 불량품이 다음 공정으로 불출되어 버렸을 가능성이 있는 것을 나타내고 있다. 종래의 최종 외관 검사에서 이용되는 표면 검사 장치를 이용한 슬립의 검출 방법에서는, 경면 연마시에 슬립에 기인하는 단차가 평활화되어 버려, 발생하고 있는 슬립을 검출할 수 없게 되었다고 고려된다.
한편, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 경면 연마후의 샘플에 대해서도, X선 토포그래피를 이용한 슬립 길이(㎜)와의 사이에 좋은 상관관계가 있기 때문에 검출 누락도 적다. 즉, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 표면 검사 장치를 적용할 수 없는 경면 연마전의 실리콘 웨이퍼에 대해서도 실시 가능할 뿐만 아니라, 표면 검사 장치를 적용할 수 있는 경면 연마후의 실리콘 웨이퍼에 대해서도 보다 정확한 스크리닝을 행할 수 있다.
도 11의 (a)는, 경면 연마전의 실리콘 웨이퍼에 RTO 처리를 행한 것에 대하여, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법을 적용한 것이며, 도 11의 (b)는, 경면 연마후의 실리콘 웨이퍼에 RTO 처리를 행한 것에 대하여, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법을 적용한 것이다.
도 11의 (a) 및 (b)로부터도 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 경면 연마전의 실리콘 웨이퍼와 경면 연마후의 실리콘 웨이퍼 모두에 대하여 적절하게 적용 가능하다. 또, 도 11의 (a) 및 (b)에 도시되는 예에서, 변형이 생긴 개소가 실리콘 웨이퍼의 외주부에 집중되어 있는 것은, RTO 처리시에 실리콘 웨이퍼의 유지부가 변형의 발생원이 된 것으로 고려된다.
이상과 같이 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법에 따르면, 실리콘 웨이퍼의 표면 상태나 가공 내용의 제약을 최대한 받지 않고, 반도체 디바이스의 전기적 특성에 영향을 미치는 슬립을 비파괴 및 비접촉으로 검사할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법에 의하면, X선 토포그래피를 이용한 검사를 직접 행하지 않더라도, 이것과 동등한 정밀도로 실리콘 웨이퍼에 생기는 슬립을 적절하게 스크리닝할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 평가 방법은, 표면 검사 장치를 적용할 수 없는 경면 연마전의 실리콘 웨이퍼에 대해서도 실시 가능할 뿐만 아니라, 표면 검사 장치를 적용할 수 있는 경면 연마후의 실리콘 웨이퍼에 대해서도 보다 정확한 스크리닝을 행할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 의해 한정되는 것이 아니다.
1 : 적외광 탄성 측정 장치 2 : 적외 레이저 소자
3 : 애널라이저 4 : 폴라라이저
5, 6 : 수광 소자 7 : 편광 빔 스플리터

Claims (6)

  1. 열처리된 단결정의 실리콘 웨이퍼의 표면을 1 ㎟ 이상 25 ㎟ 이하의 등간격의 선분으로 나누어진 구획으로 구분하고, 적외 편광의 편광 해소(depolarization)값에 기초하여 상기 구획의 각각에서의 변형 유무를 판별하는 구획 해석 단계와,
    상기 구획 해석 단계에서 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수가 미리 정해놓은 임계값을 넘지 않는 것을 양품(良品)으로서 평가하는 스크리닝 단계
    를 포함하고,
    상기 미리 정해놓은 임계값은, X선 토포그래피를 이용하여 평가한 실리콘 웨이퍼의 슬립의 길이와, 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수의 관계를 미리 취득함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변형이 있다고 판별된 구획의 인접수는, 변형이 있다고 판별된 구획을 중심으로 한 주위의 전후 좌우 경사 사방에서 변형이 있다고 판별된 구획의 총수로서 정의되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 편광 해소값에 기초한 변형 유무의 판별은, 측정된 편광 해소값을 스무딩(smoothing) 처리하여 장주기 성분을 추출하고, 상기 장주기 성분을 상기 측정된 편광 해소값으로부터 제거하여 얻어진 단주기 성분을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 거칠기 Ra는 0.1 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 거칠기 Ra는 0.001 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 평가 방법.
KR1020207021707A 2017-12-25 2018-07-23 실리콘 웨이퍼의 평가 방법 KR102385259B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-247117 2017-12-25
JP2017247117A JP6978928B2 (ja) 2017-12-25 2017-12-25 シリコンウェーハの評価方法
PCT/JP2018/027425 WO2019130633A1 (ja) 2017-12-25 2018-07-23 シリコンウェーハの評価方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200098693A KR20200098693A (ko) 2020-08-20
KR102385259B1 true KR102385259B1 (ko) 2022-04-08

Family

ID=67066930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207021707A KR102385259B1 (ko) 2017-12-25 2018-07-23 실리콘 웨이퍼의 평가 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11060983B2 (ko)
EP (1) EP3734648A4 (ko)
JP (1) JP6978928B2 (ko)
KR (1) KR102385259B1 (ko)
CN (1) CN111512424B (ko)
TW (1) TWI684018B (ko)
WO (1) WO2019130633A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7143828B2 (ja) * 2019-09-20 2022-09-29 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウェーハのスリップ検出方法
CN111106027A (zh) * 2019-12-23 2020-05-05 武汉大学 一种soi顶层硅片的测量修饰系统
EP4160660A4 (en) * 2020-06-01 2024-03-20 Shinetsu Handotai Kk METHOD FOR EVALUATION OF THE OUTER PERIPHERAL DISTORTION OF A WAFER
CN114061477B (zh) * 2021-11-19 2022-09-23 楚赟精工科技(上海)有限公司 翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009192440A (ja) * 2008-02-16 2009-08-27 Mega Trade:Kk 自動検査装置の検査プログラムファイルの格納構造
JP2015073049A (ja) * 2013-10-04 2015-04-16 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 シリコンウェーハの評価方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19827202A1 (de) * 1998-06-18 1999-12-23 Wacker Siltronic Halbleitermat Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erkennung von Kristalldefektten
EP1213578A1 (en) * 2000-12-07 2002-06-12 Semiconductor300 GmbH & Co KG Apparatus and method for detecting an amount of depolarization of a linearly polarized beam
US6825487B2 (en) * 2002-07-30 2004-11-30 Seh America, Inc. Method for isolation of wafer support-related crystal defects
US7220978B2 (en) * 2003-04-15 2007-05-22 The University Of South Carolina System and method for detecting defects in semiconductor wafers
JP3746287B2 (ja) * 2004-01-15 2006-02-15 学校法人東京電機大学 応力測定方法とその装置
JP4127233B2 (ja) 2004-04-02 2008-07-30 株式会社Sumco シリコン単結晶ウェーハの評価方法およびこれを用いたシリコン単結晶ウェーハ
JP5007979B2 (ja) * 2008-05-22 2012-08-22 独立行政法人産業技術総合研究所 欠陥を検査する方法及び欠陥検査装置
US9019498B2 (en) * 2009-11-20 2015-04-28 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Method for inspecting defects, inspected wafer or semiconductor device manufactured using the same, method for quality control of wafers or semiconductor devices and defect inspecting apparatus
DE102010026351B4 (de) * 2010-07-07 2012-04-26 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung einer Halbleiterscheibe
JP2012119512A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 Hitachi High-Technologies Corp 基板の品質評価方法及びその装置
US8625083B2 (en) * 2011-03-12 2014-01-07 Ken Roberts Thin film stress measurement 3D anisotropic volume
JP5838114B2 (ja) * 2012-04-02 2015-12-24 株式会社リガク X線トポグラフィ装置
WO2015142951A1 (en) * 2014-03-17 2015-09-24 Washington University System and method for quantifying deformation, disruption, and development in a sample
JP5976030B2 (ja) * 2014-04-11 2016-08-23 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 シリコンウェーハの熱処理方法
JP6317700B2 (ja) * 2015-04-01 2018-04-25 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 シリコンウェーハの製造方法
KR102659810B1 (ko) * 2015-09-11 2024-04-23 삼성디스플레이 주식회사 결정화도 측정 장치 및 그 측정 방법
US10877193B2 (en) * 2015-09-22 2020-12-29 Robert Magnusson Polarization independent wideband reflectors and methods for their manufacture
CN106290388B (zh) * 2016-08-03 2018-09-28 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种绝缘子故障自动检测方法
KR20210084538A (ko) * 2018-10-31 2021-07-07 코닝 인코포레이티드 광 산란 편광계를 사용한 유리 기반 샘플의 광학 지연의 특성화

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009192440A (ja) * 2008-02-16 2009-08-27 Mega Trade:Kk 自動検査装置の検査プログラムファイルの格納構造
JP2015073049A (ja) * 2013-10-04 2015-04-16 グローバルウェーハズ・ジャパン株式会社 シリコンウェーハの評価方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019114665A (ja) 2019-07-11
CN111512424B (zh) 2023-04-07
JP6978928B2 (ja) 2021-12-08
WO2019130633A1 (ja) 2019-07-04
US20210055232A1 (en) 2021-02-25
EP3734648A4 (en) 2021-09-15
US11060983B2 (en) 2021-07-13
EP3734648A1 (en) 2020-11-04
TWI684018B (zh) 2020-02-01
TW201928378A (zh) 2019-07-16
CN111512424A (zh) 2020-08-07
KR20200098693A (ko) 2020-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102385259B1 (ko) 실리콘 웨이퍼의 평가 방법
US6825487B2 (en) Method for isolation of wafer support-related crystal defects
KR101249619B1 (ko) 반도체 웨이퍼 검사 방법 및 반도체 웨이퍼 검사 장치
US8736832B2 (en) Method of detecting specific defect, and system and program for detecting specific defect
KR102297269B1 (ko) 실리콘 웨이퍼의 평가 방법, 실리콘 웨이퍼 제조 공정의 평가 방법, 실리콘 웨이퍼의 제조 방법 및 실리콘 웨이퍼
US20150069247A1 (en) Method and system for real time inspection of a silicon wafer
KR20180083326A (ko) 결함영역의 판정방법
CN110308182A (zh) 晶圆缺陷检测方法及装置
JP5239346B2 (ja) ラマン分光を用いた応力評価方法及び半導体装置の製造方法
TW462100B (en) Wafer surface inspection method
JP3746433B2 (ja) ガラス製品の製造方法及び製造装置
US5535005A (en) Method and system for inspecting polished surface texture
KR20210084633A (ko) 반도체 웨이퍼의 평가 방법 및 제조 방법 그리고 반도체 웨이퍼의 제조 공정 관리 방법
US7679737B2 (en) Method, system and apparatus of inspection
KR20210020340A (ko) 실리콘 웨이퍼의 평가 방법
JP2022092809A (ja) エピタキシャルウェーハの欠陥検査方法
Seiler et al. Approaches for a destructive measurement method of subsurface damages
JP5018741B2 (ja) 半導体ウェーハの評価方法及び半導体ウェーハの評価装置
JP2019054132A (ja) 半導体ウェーハの評価方法
KR102559191B1 (ko) 마스크 검사 방법 및 장치
JPH10154734A (ja) 半導体結晶の評価方法
KR100838492B1 (ko) 피검사물의 에지 결함 및 표면 거칠기 검사방법 및 그프로그램이 기록된 기록매체
KR20200099712A (ko) 웨이퍼손상평가방법
Bakker Applied use of advanced inspection systems to measure, reduce, and control defect densities
Zingg et al. Photon back-scatter analysis of SOI wafers

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant