KR20220100974A - 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법 및 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템 - Google Patents

실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법 및 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템 Download PDF

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Abstract

측면으로부터 볼 때에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 표면(또는 가상 평면)에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면(또는 가상 평면)에 대하여 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°이다.

Description

실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법 및 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템
본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법 및 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템에 관한 것이다.
종래, 실리콘 웨이퍼에 발생하는 슬립 전위를 검사하는 것이 행해지고 있다. 슬립 전위는, 전위의 이동에 의해 현재하는 실리콘 원자 레벨이 얕은 단차로서, 결정 방위에 따른 방향으로 길이를 갖는 것이 특징이다.
예를 들면, 특허문헌 1에서는, 레이저광을 이용한 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 레이저 광원으로부터, 실리콘 웨이퍼의 표면에 레이저광을 조사하여, 반사광을 포토 다이오드로 검출함으로써, 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 결함을 검출하는 것이다.
일본공개특허공보 2017-174933호
그러나, 특허문헌 1의 수법에서는, 슬립 전위가 주로 발생하는 실리콘 웨이퍼의 외주부에 있어서 레이저광의 산란이 강해지는 등, 충분한 검출 감도가 얻어지지 않을 우려가 있다.
그래서, 본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 표면에 발생한 슬립 전위를 고감도로 검출할 수 있는, 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법 및 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 요지 구성은, 이하와 같다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법은,
광원으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 빛을 조사하는, 광 조사 공정과,
광 검출기에 의해, 상기 표면에서 반사한 빛을 검출하는, 광 검출 공정을 포함하고,
실리콘 웨이퍼의 측면으로부터 볼 때에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 상기 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 「검출광축」이란, 광 검출기의 검출면의 법선 방향이 되는 축선을 말한다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템은,
실리콘 웨이퍼의 표면에 빛을 조사 가능한 광원과,
상기 표면에서 반사한 빛을 검출하는 광 검출기를 구비하고,
실리콘 웨이퍼의 측면에 대응하는 측면으로부터 볼 때에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대응하는 가상 평면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대응하는 가상 평면에 대하여 상기 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼의 표면에 발생한 슬립 전위를 고감도로 검출할 수 있는, 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법 및 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법에 이용할 수 있는 광학계의 일 예를 나타내는 측면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 예시 설명한다.
<실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법>
본 발명의 일 실시 형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태의 방법에 이용할 수 있는 광학계의 일 예를 나타내는 측면도이다. 도 1은, 실리콘 웨이퍼(W)를 측면으로부터 본 도면을 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 이 광학계는, 결함 검사의 대상물인 실리콘 웨이퍼(W)와, 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 빛을 조사하는 광원(1)과, 당해 표면에서 반사한 빛을 검출하는 광 검출기(2)를 구비하고 있다.
광원(1)은, 실리콘 웨이퍼(W)의 표면의 결함의 검사에 이용되는 임의의 기지(旣知)의 것으로 할 수 있다. 광원(1)은, 의사(擬似) 평행광을 조사할 수 있는 스폿형 라이트 가이드로 하는 것이 바람직하지만, 그 밖에도 예를 들면 형광등 등의 집광등으로 할 수도 있고, 또한, 레이저 광원으로 할 수도 있다.
광 검출기(2)는, 실리콘 웨이퍼(W)의 표면으로부터 반사된 빛을 검출함으로써, 실리콘 웨이퍼(W)의 표면의 결함을 검출할 수 있는 임의의 기지의 것으로 할 수 있다. 광 검출기(2)는, 고분해능 렌즈(특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 텔레센트릭 렌즈이고, 예를 들면 배율을 0.5∼1.5배로 하고, 초점 심도를 50∼80㎜로 할 수 있음)를 갖는 고해상도 에어리어 카메라(특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 해상도를 1.0∼3.0MPixel로 하고, 프레임 레이트를 50∼200fps로 할 수 있음)로 하는 것이 바람직하다.
여기에서, 도 1의 측면으로부터 볼 때(실리콘 웨이퍼(W)의 측면으로부터 볼 때)에 있어서, 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1(도 1에 나타내는 바와 같이, 「90°－(입사각)」임)은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 광 검출기(2)의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°이다.
이하, 본 발명을 완성하기에 이른 경위에 대해서 설명한다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해, 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 슬립 전위를 고감도로 검출할 수 있는 광학계에 대해서 예의 검토를 거듭했다. 본 발명자들은, 실리콘 웨이퍼로의 빛의 입사각과 동일한 반사각의 위치가 가장 집광하기 쉬워, 이 각도상에 광 검출기를 설치한다는 종전의 기술 상식에 사로잡히지 않고, 입사각이나 광 검출기의 위치를 검토한 결과, 상기 각도 θ1이 소정의 좁은 범위인 경우는, 실리콘 웨이퍼로의 빛의 입사각과 동등한 반사각의 위치로부터 일부러 어긋나게 한, 소정의 좁은 각도 범위에 광 검출기를 설치함으로써, 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 슬립 전위를 고감도로 검출할 수 있는 것을 밝혀냈다.
이하, 그 실험의 상세에 대해서 설명한다.
표면 결함의 검사 대상으로서, 지름 300㎜, p형, 결정 방위 (100)의 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 광원으로서, 유사 평행광을 조사할 수 있는 스폿형 라이트 가이드를 준비하고, 광 검출기로서, 고분해능 렌즈를 갖는 고해상도 에어리어 카메라를 준비했다.
실리콘 웨이퍼의 외주 영역(실리콘 웨이퍼의 단연에서 지름 방향 내측으로 6㎜까지의 영역)에 대해서, 상기 광원 및 광 검출기의 위치를 상기 각도 θ1, θ2를 변경하면서, 표면 결함의 검사를 행했다. 검사는, 결정 방위의 방향을 기준(0°)으로 하여 45°까지의 범위에 대해서 행했다.
이하의 표 1에 평가 결과를 나타낸다. 또한, 표 1에 있어서, 평가 「A」는 광량이 충분히 양호하고, 평가 「B」는 광량이 양호하고, 평가 「C」는 광량이 부족 또는 다과(多過)인 것을 나타내고 있다. 평가 「A」 및 「B」이면, 광량이 양호한 것에 의해, 실리콘 웨이퍼의 표면에 발생한 슬립 전위를 고감도로 검출할 수 있다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°인 경우에, 평가 결과가 A 또는 B가 되어, 양호해지는 것이 판명되었다.
이는, 결정축에 따르는 광학적 산란 강도가 낮은 대상물의 검출에 있어서는, 명시야의 중심에 가까운 범위에서는 반사광의 강도가 강하기 때문에 콘트라스트의 확인이 곤란하지만, 암시야와의 경계에 가까운 범위에 있어서는, 반사광의 강도가 약해지기 때문에 콘트라스트가 명확해져, 결함의 확인이 용이해지기 때문이라고 생각된다.
특히, 각도 θ1은, 67°이고, θ1－θ2는, －3° 또는 3°인 경우, 각도 θ1은, 70∼73°이고, 또한, θ1－θ2는, －4° 또는 4°인 경우, 각도 θ1은 74°이고, 또한, θ1－θ2는 －4°, －3° 또는 4°인 경우, 각도 θ1은 75°이고, 또한, θ1－θ2는 －3° 또는 3°인 경우 및, 각도 θ1은, 78°이고, θ1－θ2는, －4° 또는 3°, 4°인 경우에, 평가 결과가 A가 되어, 특히 양호해지는 것이 판명되었다.
이상의 인식을 바탕으로 하여, 본 실시 형태의 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법은, 광원으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 빛을 조사하는, 광 조사 공정과, 광 검출기에 의해, 당해 표면에서 반사한 빛을 검출하는, 광 검출 공정을 포함하고, 실리콘 웨이퍼의 측면으로부터 볼 때에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°이다.
특히, 각도 θ1은, 67°이고, θ1－θ2는, －3° 또는 3°인 것, 각도 θ1은, 70∼73°이고, 또한, θ1－θ2는, －4° 또는 4°인 것, 각도 θ1은 74°이고, 또한, θ1－θ2는 －4°, -3° 또는 4°인 것, 각도 θ1은 75°이고, 또한, θ1－θ2는 －3° 또는 3°인 것, 각도 θ1은, 78°이고, 또한, θ1－θ2는, －4° 또는 3°, 4°인 것이 바람직하다.
<실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템>
본 발명의 일 실시 형태에 따른 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템은, 실리콘 웨이퍼의 표면에 빛을 조사 가능한 광원과, 당해 표면에서 반사한 빛을 검출하는 광 검출기를 구비하고, 실리콘 웨이퍼의 측면으로부터 볼 때에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대응하는 가상 평면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대응하는 가상 평면에 대하여 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°이다.
광원 및 광 검출기에 대해서는, 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법에 대해서 설명한 것과 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
특히, 각도 θ1은, 67°이고, θ1－θ2는, －3° 또는 3°인 것, 각도 θ1은, 70∼73°이고, 또한, θ1－θ2는, －4° 또는 4°인 것, 각도 θ1은 74°이고, 또한, θ1－θ2는 －4°, －3° 또는 4°인 것, 각도 θ1은 75°이고, 또한, θ1－θ2는 －3° 또는 3°인 것, 각도 θ1은, 78°이고, 또한, θ1－θ2는, －4° 또는 3°, 4°인 것이 바람직하다.
1: 광원
2: 광 검출기
W: 실리콘 웨이퍼

Claims (2)

  1. 광원으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 빛을 조사하는, 광 조사 공정과,
    광 검출기에 의해, 상기 표면에서 반사한 빛을 검출하는, 광 검출 공정을 포함하고,
    실리콘 웨이퍼의 측면으로부터 볼 때에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 상기 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°인 것을 특징으로 하는, 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 방법.
  2. 실리콘 웨이퍼의 표면에 빛을 조사 가능한 광원과,
    상기 표면에서 반사한 빛을 검출하는 광 검출기를 구비하고,
    실리콘 웨이퍼의 측면에 대응하는 측면으로부터 볼 때에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대응하는 가상 평면에 대하여 입사광의 광축이 이루는 각도 θ1은, 67∼78°이고, 또한, 실리콘 웨이퍼의 표면에 대응하는 가상 평면에 대하여 상기 광 검출기의 검출광축이 이루는 각도를 θ2라고 할 때, θ1－θ2는, －6∼－1° 또는 1∼6°인 것을 특징으로 하는, 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 시스템.
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