TW201421016A - 半導體檢查裝置及使用荷電粒子線的檢查方法 - Google Patents

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Abstract

實現一種可將形成於SiC基板及磊晶層之表面凹凸、階梯聚集(step bunching)、貫通刃狀錯位(edge dislocation)、貫通螺旋錯位(screw dislocation)、基底面錯位(basal plane dislocation)、層疊缺陷予以高精度地檢測、分類之檢查裝置及系統。在使用荷電粒子線的檢查裝置中，使用一種在試料與對物透鏡之間設置電極，對電極施加正或負的電壓，可取得畫像之裝置。測定二次電子放出率，決定荷電粒子的能量EL、EH。首先，以EH且正電位條件來取得畫像(第1畫像)。其次，以EL且負電位條件來取得畫像(第2畫像)。其次，在與第2畫像同一場所，以EL且正電位條件來取得畫像(第3畫像)。

Description

半導體檢查裝置及使用荷電粒子線的檢查方法
本發明是有關半導體檢查裝置，及使用荷電粒子線的檢查方法。特別是在使用荷電粒子線的半導體檢查裝置中，檢測判別單結晶基板尤其是碳化矽基板及形成於碳化矽基板上的磊晶層的缺陷之檢查技術。
在使用半導體基板所形成的半導體元件中，半導體基板的凹凸等的形態缺陷或錯位或層疊缺陷等的結晶缺陷是對於裝置的性能、良品率、可靠度影響大。尤其是在電力控制用半導體元件所使用的碳化矽基板中含有形態缺陷或結晶缺陷，在半導體元件製作前檢查基板的缺陷是極為重要。因此，檢查是以非破壞進行，不會因檢查而對元件製作造成影響為條件。
上述基板的材料大多是使用碳化矽基板及氮化鎵基板。碳化矽基板大多是使用碳化矽基板或在碳化矽基板形成有碳化矽磊晶膜的基板。並且，氮化鎵基板大多是使用使磊晶成長於矽基板的基板。而且，在碳化矽基板或氮化鎵基板中也是檢查上述的形態缺陷、結晶缺陷為重 要。以下，敘述有關碳化矽基板的缺陷檢查的背景技術。另外，若無特別言及，則在氮化鎵基板中也同樣。
其次，作為檢查形態缺陷的方法，有微分干涉顯微鏡或雷射散亂方式的光學檢查法為人所知。此方法是即使為結晶缺陷只要表面的形態有特徵便可檢查(參照專利文獻1)。並且，作為檢查結晶缺陷的方法，有X-ray topography或透過電子顯微鏡法、腐蝕坑法(etch pit method)為人所知。但，透過電子顯微鏡法及腐蝕坑法是破壞基板的檢查法，無法使用在非破壞基板檢查。並且，在以光來檢測的方法時，解像度會受限於光的波長限度。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2011-211035號公報
在使用碳化矽等的單結晶基板及形成有磊晶層的單結晶基板之半導體元件等的裝置中，為了使裝置的性能、良品率、可靠度提升，需要高精度地檢測出表面的凹凸缺陷、階梯聚集等的形態缺陷、或貫通錯位、層疊缺陷等的結晶缺陷，加以分類檢查。光學性的方法之缺陷檢查是根據形狀的異常之訊號。
如前述般，像專利文獻1那樣結晶缺陷中只要有形狀異常便可檢測出，但當無形狀異常時是無法檢 查。透過電子顯微鏡法或腐蝕坑法是可高感度、高解像度檢查結晶缺陷，但為了檢查而將試料加工或使侵蝕於藥液蝕刻，因此有在非破壞下無法檢查的問題。
本發明的目的是在於提供一種可以非破壞計測凹凸缺陷或階梯聚集等的形態缺陷、貫通螺旋錯位、刃狀錯位、基底面錯位等的形態缺陷或結晶缺陷之檢查裝置。
本案發明的半導體檢查裝置係具有：荷電粒子槍，其係使荷電粒子線產生；試料支架，其係支持前述試料；偏向部，其係使前述荷電粒子線對於試料面掃描；檢測器，其係檢測出前述荷電粒子線照射於前述試料而產生的二次電子；畫像處理部，其係以來自前述檢測器的輸出作為畫像處理；試料電位控制部，其係控制前述試料的電位；對向電極，其係設於前述試料與對物透鏡之間；電源部，其係朝前述對向電極施加以前述試料的電位作為基準的正或負的電位；放出率算出部，其係根據前述荷電粒子線及前述二次電子的電流量來算出二次電子放出率；能量算出部，其係根據前述算出部的輸出來算出前述 二次電子放出率大於1的第1射入能量、及前述二次電子放出率小於1的第2射入能量；及控制部，其係依據前述試料的測定條件來控制前述第1或第2射入能量及朝前述對向電極之前述正或負的電位的施加。
又，本案發明的檢查方法，係檢查單結晶基板或形成有磊晶層的基板，其特徵係具有：第1步驟，其係朝設於前述基板與對物透鏡之間的對向電極施加以前述基板的電位作為基準的正或負的電位；第2步驟，其係根據前述荷電粒子線及前述二次電子的電流量來算出二次電子放出率；第3步驟，其係決定前述二次電子放出率大於1的第1射入能量，或前述二次電子放出率小於1的第2射入能量；第4步驟，其係依據前述試料的測定條件來選擇前述第1步驟的前述正或負的電位，且前述第3步驟的前述第1或第2射入能量的各哪一方；第5步驟，其係於前述第4步驟之後實行，對前述基板的檢查面掃描荷電粒子線，檢測出二次電子；及第6步驟，其係根據在前述第5步驟所取得的掃描畫像來檢查前述基板的形態缺陷及結晶缺陷。
若根據本發明，則可區別複數種類的缺陷來 檢測出。
1‧‧‧電子線裝置
2‧‧‧電子光學系
3‧‧‧平台機構系
4‧‧‧晶圓搬送系
5‧‧‧真空排氣系
6‧‧‧控制系
7‧‧‧畫像處理系
8‧‧‧操作部
9‧‧‧一次電子
10‧‧‧二次電子
11‧‧‧電子槍
12‧‧‧聚光透鏡
13‧‧‧對物透鏡
14‧‧‧二次電子檢測器
15‧‧‧偏向器
16‧‧‧對向電極
19‧‧‧XY平台
20‧‧‧晶圓支架
21‧‧‧晶圓
22‧‧‧電子線控制部
23‧‧‧檢測系控制部
24‧‧‧偏向控制部
25‧‧‧電子透鏡控制部
26‧‧‧延遲電壓控制部
27‧‧‧電極控制部
30‧‧‧畫像處理部
31‧‧‧畫像記憶部
33‧‧‧反射板
40‧‧‧檢查資訊的輸入工程
41‧‧‧晶圓裝載工程
42‧‧‧電子光學條件設定的工程
43‧‧‧電子線調整工程
44‧‧‧晶圓對準工程
45‧‧‧校準工程
46‧‧‧檢查畫像取得工程
47‧‧‧檢查處理畫像輸出工程
48‧‧‧缺陷座標抽出工程
49‧‧‧缺陷分類工程
50‧‧‧缺陷分布圖作成工程
51‧‧‧檢查結果輸出工程
52‧‧‧晶圓卸載
61‧‧‧EL
62‧‧‧EH
63‧‧‧E2
64‧‧‧二次電子放出率曲線
71‧‧‧第1檢查畫像
72‧‧‧點形狀缺陷
73‧‧‧第1A檢查處理畫像
74‧‧‧表示凸缺陷的檢查圖形
75‧‧‧缺陷的雷射顯微鏡對比
76‧‧‧雷射顯微鏡像
77‧‧‧缺陷部的雷射顯微鏡譜線輪廓
81‧‧‧點形狀缺陷
82‧‧‧第1檢查畫像
83‧‧‧第1B檢查處理畫像
84‧‧‧表示凹缺陷的檢查圖形
85‧‧‧雷射顯微鏡像
86‧‧‧缺陷部的雷射顯微鏡對比
87‧‧‧缺陷部的雷射顯微鏡譜線輪廓
91‧‧‧點形狀缺陷
91A‧‧‧點形狀缺陷91的擴大插入圖
92‧‧‧點形狀缺陷
93‧‧‧點形狀缺陷
93A‧‧‧點形狀缺陷93的擴大插入圖
94‧‧‧點形狀缺陷92的同一場所的對比
94A‧‧‧94的擴大插入圖
95‧‧‧表示貫通螺旋錯位的腐蝕坑
96‧‧‧表示貫通刃狀錯位的腐蝕坑
97‧‧‧表示貫通螺旋錯位的檢查圖形
98‧‧‧表示貫通螺旋錯位的檢查圖形
99‧‧‧表示貫通刃狀錯位的檢查圖形
100‧‧‧表示貫通刃狀錯位的檢查圖形
101‧‧‧第2檢查畫像
102‧‧‧第3檢查畫像
103‧‧‧以氫氧化鉀來蝕刻處理後的光學顯微鏡像
104‧‧‧第2B檢查處理畫像
105‧‧‧第3檢查處理畫像
106‧‧‧第4檢查處理畫像
110‧‧‧第2檢查畫像
111‧‧‧第形狀缺陷
112‧‧‧第2A檢查處理畫像
113‧‧‧表示層疊缺陷的檢查圖形
114‧‧‧表示基底面錯位的檢查圖形
115‧‧‧表示基底面錯位的檢查圖形
116‧‧‧第2A檢查處理畫像的梯形側邊抽出處理畫像
120‧‧‧第2檢查畫像
121‧‧‧帶狀缺陷對比
122‧‧‧第2A檢查處理畫像
123‧‧‧表示階梯聚集的檢查圖形
130‧‧‧檢查資訊
131‧‧‧檢查項目輸入欄
132‧‧‧檢查基板構造輸入欄
133‧‧‧檢查區域設定欄
134‧‧‧檢查結果
圖1是表示本發明的半導體檢查裝置之一例的構成圖。
圖2是表示本發明的檢查流程之一例圖。
圖3是說明本發明決定EL、EH的實施例1的圖。
圖4A是說明本發明檢查凸缺陷的實施例2的圖。
圖4B是說明本發明檢查凸缺陷的實施例2的圖。
圖4C是說明本發明檢查凸缺陷的實施例2的圖。
圖4D是說明本發明檢查凸缺陷的實施例2的圖。
圖5A是說明本發明檢查凹缺陷的實施例2的圖。
圖5B是說明本發明檢查凹缺陷的實施例2的圖。
圖5C是說明本發明檢查凹缺陷的實施例2的圖。
圖5D是說明本發明檢查凹缺陷的實施例2的圖。
圖6A是說明本發明檢查貫通螺旋錯位及貫通刃狀錯位的實施例4的圖。
圖6B是說明本發明檢查貫通螺旋錯位及貫通刃狀錯位的實施例4的圖。
圖7A是說明本發明檢查層疊缺陷的實施例3的圖。
圖7B是說明本發明檢查層疊缺陷的實施例3的圖。
圖7C是說明本發明檢查層疊缺陷的實施例3的圖。
圖8A是說明本發明檢查階梯聚集的實施例5的圖。
圖8B是說明本發明檢查階梯聚集的實施例5的圖。
圖9是表示本發明的檢查裝置的GUI之一例圖。
以下，利用圖面來說明本發明的實施形態。
本說明書是可適應於荷電粒子線裝置全體，但基於說明方便，針對使用荷電粒子的一部分之電子的電子線裝置進行說明。作為荷電粒子線裝置理解時，只要將電子置換成荷電粒子來參酌本說明書的記載即可。另外，例如可考慮離子作為電子以外的荷電粒子，在使用離子的離子裝置中也可適用。
並且，在本例中是使用碳化矽基板或形成有磊晶層的碳化矽基板，作為應檢查的單結晶基板。又，亦可使用形成有被形成於矽基板上的氮化鎵磊晶層的基板，作為單結晶基板。然後，攝取該等的單結晶基板及磊晶層的二次電子畫像，由其對比來判別缺陷。
實施例1
利用圖1乃至圖3來說明有關本發明的檢查裝置，及決定後述的電子光學條件(EH，EL，VP，VN)，單結晶基板或形成有磊晶層的單結晶基板的座標的手段之實施例。
圖1是表示成為基本的形態的單結晶基板檢查裝置的構成圖。
單結晶基板檢查裝置是具備：偏光器15，其係用以將電子槍11及從電子槍11放出的一次電子9偏向；對物透鏡13，其係集中一次電子；對向電極16，其係用以設定控制二次電子10的正電壓(VP)或負電壓(VN)；XY平台19，其係使固定應檢查的基板21的支架20移動於XY方向；延遲電壓控制部27，其係施加延遲電壓(retarding voltage)(Vr)至應檢查的單結晶基板21；檢測器14，其係檢測出藉由一次電子9的照射所產生的二次電子(或反射電子)10；檢測系控制部23；畫像處理電路30，其係將在檢測系控制部所檢測出的檢測訊號變換成數位的畫像訊號之AD變換後處理畫像訊號而判定缺陷；全體控制部31，其係將判定的缺陷資訊保存於內部控制全體；及控制台(console)8，其係將使用者的指示傳達至全體控制部。
其次，利用圖2、圖3及圖9來說明有關使用本發明的檢查裝置來檢查單結晶基板及形成有磊晶層的單結晶基板的流程。
首先，對控制台輸入檢查資訊40。輸入是如 圖9所示般在GUI(圖形使用者介面(graphical user interface))進行，檢查資訊130是以pull-down或Check box131等來一覽表(list)顯示，或以手動直接輸入。
檢查項目是輸入想要檢查的缺陷種類，例如表面的凹缺陷、表面的凸缺陷、階梯聚集、貫通螺旋錯位、貫通刃狀錯位、層疊缺陷等。並且，使用者亦可獨自地追加缺陷項目。
其次，在試料資訊132輸入想要檢查的基板的組成、構造、基板大小及單結晶基板或形成有磊晶層的單結晶基板等。
其次，進行用以設定檢查區域133的輸入。檢查區域是亦可為基板全面。並且，亦可在GUI選擇想要檢查的區域。而且，亦可直接輸入座標。
其次，將檢查基板安裝於檢查裝置的晶圓卡匣4。在晶圓卡匣4是可安裝1片或複數片的檢查基板。另外，此動作是亦可與檢查資訊的輸入形成前後。
其次，將晶圓裝載(41)於檢查裝置的平台20。
其次，設定電子光學系條件42。電子光學條件是有以下所述的EH，EL，VP，VN等。而且，該等的條件是根據前述檢查資訊來自動地決定。並且，亦可以手動來輸入。
其次，進行電子線的調整43。電子線的調整是光學軸的調整，焦點，非點等。電子線的調整是亦可自 動進行。
其次，進行檢查基板的對準44。對準是將檢查基板的座標(Xsub，Ysub)與平台的座標(Xs，Ys)對準。
其次，利用圖3來說明有關進行校準(calibration)45，決定射入能量EH或EL的方法。例如，將一次電子的電流設為100pA，將加速電壓Vp設為-10kV，將延遲電壓Vr設為-9.7kV，使用以熱氧化法來形成於矽基板上的膜厚1微米的二氧化矽膜作為較正用試料。較正用試料是設置在平台的一部分。例如，設置在平台的角落部。然後，首先，對較正用試料照射一次電子。此時，二氧化矽膜是帶正電，因此與一次電子電流量相等的二次電子電流會被放出。此時調整被連接至二次電子檢測器的放大器的增益、補償，例如將輸出電壓設定成1V。
其次確認將一次電子的電流設成200pA時的輸出電壓形成2V，其次確認將一次電子的電流設成50pA時的輸出電壓形成0.5V，而確認檢測器的線形性。當未能取得線形性時，調整增益，而使形成可取得放大器的線形性之輸出電壓。根據上述，可由二次電子放大器的輸出電壓來換算二次電子電流量。上述校準45是可由使用者本身作成處方來進行或自動進行。
其次，對應檢查的單結晶基板(在此是碳化矽基板)照射一次電子。Vp是設為-10kV，可使Vr從-9.9V改變至0V來計測二次電子電流。計測是以手動或自動進 行。二次電子放出率是以二次電子電流/一次電子電流來賦予。一次電子的射入能量是以(Vr-Vp)電子伏特(eV)來賦予。
圖3是繪製二次電子放出率的射入能量依存性的一例64。以二次電子放出率成為1的一次電子的能量63作為基準能量E2。有關來自檢測器的輸出訊號電壓，基準訊號電壓是設為2V。將比基準能量E2高的能量62設為EH，將比基準能量E2低的能量61設為EL。
其次，對向電極16的電位VP是將二次電子拉出至檢測器側的電位，因此設定於2kV，VN是使二次電子回到表面側的電位，因此設定成(Vr-50V)。
其次，進行取得檢查畫像的工程47。檢查畫像是根據檢查資訊來移動平台，藉由偏光器15來將一次電子線9偏向於XY方向，與一次電子的偏向同步取得二次電子訊號，而取得畫像46。平台移動及一次電子的偏向是可獨立進行或使連動。在此，預先在檢查基板設定基準點，使平台座標(Xs，Ys)與一次電子掃描座標(Xe，Ye)一致。基板座標(Xsub，Ysub)是以(Xs+Xe，Ys+Ye)來賦予。
其次，根據前述基準訊號電壓來進行施以臨界值過濾的畫像處理之檢查處理畫像取得工程47。
其次，根據檢查資訊，取得改變電子光學條件的檢查畫像及檢查處理畫像，進行對應於缺陷的圖形的取得，頂點座標、重心座標等的缺陷座標48的取得。
其次，從不同的檢查畫像的差畫像來取得缺陷圖形。
其次，藉由缺陷圖形的圖案辨識來缺陷分類49。
其次，按各缺陷自動作成分布圖50。上述檢查處理畫像，圖形抽出處理，缺陷分類處理，分布圖處理是亦可在本發明的檢查裝置內的電腦處理。又，亦可在以網路連接的電腦處理。又，亦可以網路連接複數的檢查裝置，並列檢查複數的檢查基板。將檢查結果輸出(51)後，把檢查基板卸載(52)。然後，當有其次的檢查基板時，裝載晶圓，進行上述檢查。
實施例2
參照圖4A~圖4D，圖5A~圖5D來說明有關使用實施例1的檢查裝置來判別應檢查的單結晶基板的凹缺陷、凸缺陷而檢測出的方法。
將一次電子的能量EH設為3kV，且將對向電極16的電位VP設定於2kV，在X方向及Y方向，藉由偏光器15來將一次電子掃描於檢查基板21的表面。與一次電子9的掃描同步取得二次電子訊號10。
預先在檢查基板設定基準點，使平台座標(Xs，Ys)與一次電子掃描座標(Xe，Ye)一致。藉此，基板座標(Xsub，Ysub)是以(Xs+Xe，Ys+Ye)來賦予。
在圖4A顯示掃描一次電子後的第1檢查畫像 71。圖的暗點72是凸缺陷。為了說明其理由，而顯示取得同一場所的雷射顯微鏡像76的圖面4C。雷射顯微鏡像是暗點75，且如圖4D所示般，可確認在暗點75附近的輪廓(profile)77是形成凸。
圖5A是與圖4A不同的場所的第1檢查畫像82。在圖5A所示的亮點81是凹缺陷。為了說明其理由，而顯示取得同一場所的雷射顯微鏡像85的圖面5C。在雷射顯微鏡中為暗點86，且如圖4D所示般，可確認在暗點86附近的輪廓87是形成凹。本實施例的凹凸的確認是亦可為使用掃描電子顯微鏡的斷面觀察。有關來自檢測器的輸出訊號電壓，基準訊號電壓是2V。在圖5B的83顯示將2.5V以上的訊號臨界值過濾處理而取得的第1A檢查處理畫像。點形狀圖形84是凹缺陷。並且，在圖4B的73顯示過濾處理1.5V以下的訊號而取得的第1B檢查處理畫像。點形狀圖形74是凸缺陷。因此，藉由抽出第1A檢查處理畫像及第2A檢查處理畫像中所含的點形狀圖形，可取得凹缺陷、凸缺陷的缺陷分布。
實施例3
利用圖6、圖7來說明有關使用實施例1的檢查裝置來判別貫通錯位、基底面錯位及層疊缺陷的方法。
為了將一次電子的能量EL設為1keV，而將Vp設為-10kV，將Vr設為-9kV，將對向電極16的電位VN設定於-9.05kV。在X方向及Y方向，藉由偏光器15 來將一次電子9掃描於檢查基板的表面。與一次電子的掃描同步取得二次電子訊號10。
預先在檢查基板設定基準點，使平台座標(Xs，Ys)與一次電子掃描座標(Xe，Ye)一致。基板座標(Xsub，Ysub)是以(Xs+Xe，Ys+Ye)來賦予。將取得的第2檢查畫像顯示於圖6A的101及圖7A的110。
圖6A的101與圖7A的110是不同的檢查區域的第2檢查畫像。在第2檢查畫像101、102中，為了容易看出缺陷位置的對應，而藉由光微影技術(Lithography)來圖案化加工基板。在第2檢查畫像101可容易看出暗點91、92。91A是用以容易看出91的暗點的擴大插入圖。92A是用以容易看出92的暗點的擴大插入圖。
其次，進行畫像處理。有關來自檢測器的輸出訊號電壓，基準訊號電壓是2V。將2.5V以上的訊號過濾處理而取得的第2A檢查處理畫像顯示於圖7B的112。從第2A檢查處理畫像112抽出梯形狀圖形113。梯形狀圖形113的內部是層疊缺陷。從圖7C的第2A檢查處理畫像112的梯形狀圖形113的輪廓線，梯形的側邊線分115、114是基底面錯位。並且，將輸出電壓為1.5V以下的訊號過濾處理而取得的第2B檢查處理畫像顯示於圖6B的104。點狀圖形97、點狀圖形99是貫通錯位。
以上，將各檢查處理畫像中所含的圖形予以抽出、分類，藉此可取得貫通錯位、基底面錯位、層疊缺 陷的基板分布。
實施例4
利用圖6來說明有關使用實施例1的檢查裝置來判別貫通螺旋錯位及螺旋錯位的方法。
為了將一次電子的能量EL設為1keV，而將Vp設為-10kV，將Vr設為-9kV。將對向電極16的電位VP設定於2kV。在X方向及Y方向藉由偏光器15來將一次電子9掃描於檢查基板21的表面。與一次電子9的掃描同步取得二次電子訊號10。
並且，預先在檢查基板設定基準點，使平台座標(Xs，Ys)與一次電子掃描座標(Xe，Ye)一致。基板座標(Xsub，Ysub)是以(Xs+Xe，Ys+Ye)來賦予。將取得的第3檢查畫像顯示於圖6A的102。第3檢查畫像102與第2檢查畫像101是含同一檢查區域的畫像。
其次，進行畫像處理。有關來自檢測器14的輸出訊號電壓，基準訊號電壓是2V。將1.5V以下的訊號過濾處理而取得的第3檢查處理畫像105顯示於圖6B。第3檢查處理畫像105內所含的點形狀圖形98是貫通螺旋錯位。並且，將第2檢查處理畫像104與第3檢查處理畫像105的差畫像設為第4檢查處理畫像106，第4檢查處理畫像106中所含的點狀的圖形100是貫通刃狀錯位。為了確認此辨別法的正確度，而以氫氧化鉀來蝕刻同檢查基板調查狀態。
圖6A的103是蝕刻後的光學顯微鏡像。藉由腐蝕坑法，可從腐蝕坑的形狀區別95是貫通螺旋錯位及96是貫通刃狀錯位。以上，在本發明的實施例中是可取得貫通螺旋錯位及貫通刃狀錯位的基板圖。
實施例5
利用圖8A及圖8B來說明有關使用實施例1的檢查裝置來判別階梯聚集的方法。
為了將一次電子的能量EL設為1keV，而將Vp設為-10kV，將Vr設為-9kV，將對向電極16的電位VN設定於-9.05kV。在X方向及Y方向，藉由偏光器15來將一次電子掃描於檢查基板21的表面。與一次電子9的掃描同步取得二次電子訊號。
事先在檢查基板設定基準點，使平台座標(Xs，Ys)與一次電子掃描座標(Xe，Ye)一致。基板座標(Xsub，Ysub)是以(Xs+Xe，Ys+Ye)來賦予。將取得的第2檢查畫像顯示於圖8A的120。
其次進行畫像處理。有關來自檢測器的輸出訊號電壓，基準訊號電壓是2V。將輸出電壓為1.5V以下的訊號過濾處理而取得的第2B檢查處理畫像顯示於圖8B的122。第2B檢查處理畫像內所含的帶狀形狀圖形123是階梯聚集。以上，在本發明的實施例中是可取得階梯聚集的基板分布。
實施例6
利用實施例1的裝置及實施例2~實施例5的缺陷判別法來說明有關檢查基板的缺陷的分布資料的輸出之實施例。
依據在實施例1所說明的檢查裝置及檢查流程以及在實施例2~實施例5所說明的電子光學條件來取得第1檢查畫像、第2檢查畫像、第3檢查畫像，藉由畫像處理來取得第1A檢查處理畫像、第1B檢查處理畫像、第2A檢查處理畫像、第2B檢查處理畫像、第3檢查處理畫像、第4檢查處理畫像，且藉由圖案辨識來抽出、分類上述檢查處理畫像中所含的圖形。
由於在圖形中含有座標資訊、因此可取得凹缺陷、凸缺陷、階梯聚集等的形態缺陷，貫通螺旋錯位、貫通刃狀錯位、層疊缺陷等的結晶缺陷的面內分布。輸出結果是如在圖9的134所說明般，亦可以圖來表現，或以表形式輸出。
實施例7
利用實施例6所說明的缺陷分布來說明輸出檢查基板的品質之實施例。首先，輸入品質單位面積。根據單位面積，依照將基板分割成矩形狀的網孔(mesh)來作成圖。由每該網孔的缺陷數來算出缺陷密度。
輸出缺陷密度的基板圖。並且，上述網孔亦可使用將基板分割成同心圓狀的網孔。
由每該網孔的缺陷數來算出缺陷密度。從基板的中心輸出半徑方向的缺陷密度。可由上述缺陷密度來使基板的品質數值化。
實施例8
說明有關利用實施例6的基板品質的數值化法來判定磊晶成長的條件的可否之方法。首先，根據實施例6，檢查基板，取得檢查結果的資料組A。
其次，在該基板使磊晶層成長。利用實施例6的方法來檢查形成有該磊晶層的基板，取得檢查結果的資料組B。由資料組B來比較資料組A，藉此判定磊晶成長的條件的可否。
實施例9
在實施例1的檢查裝置中，作為具備電子後方散亂圖案檢測器、X線檢測器等之掃描電子顯微鏡，可利用實施例2~實施例5所說明的方法來進行缺陷的觀察及物理分析。
以上，若根據本發明，則可提供一種能夠檢測出形成於單結晶基板及磊晶層之凹狀或凸狀的缺陷、階梯聚集、螺旋錯位、刃狀錯位、基底面錯位及層疊缺陷，且可予以區別而高感度地檢測出之缺陷分類檢查。
1‧‧‧電子線裝置
2‧‧‧電子光學系
4‧‧‧晶圓搬送系
5‧‧‧真空排氣系
6‧‧‧控制系
7‧‧‧畫像處理系
8‧‧‧操作部
9‧‧‧一次電子
10‧‧‧二次電子
11‧‧‧電子槍
12‧‧‧聚光透鏡
13‧‧‧對物透鏡
14‧‧‧二次電子檢測器
15‧‧‧偏向器
16‧‧‧對向電極
19‧‧‧XY平台
20‧‧‧晶圓支架
21‧‧‧晶圓
22‧‧‧電子線控制部
23‧‧‧檢測系控制部
24‧‧‧偏向控制部
25‧‧‧電子透鏡控制部
26‧‧‧延遲電壓控制部
27‧‧‧電極控制部
30‧‧‧畫像處理部
31‧‧‧畫像記憶部
33‧‧‧反射板

Claims (15)

  1. 一種半導體檢查裝置，其特徵係具有：荷電粒子槍，其係使荷電粒子線產生；試料支架，其係支持前述試料；偏向部，其係使前述荷電粒子線對於試料面掃描；檢測器，其係檢測出前述荷電粒子線照射於前述試料而產生的二次電子；畫像處理部，其係以來自前述檢測器的輸出作為畫像處理；試料電位控制部，其係控制前述試料的電位；對向電極，其係設於前述試料與對物透鏡之間；電源部，其係朝前述對向電極施加以前述試料的電位作為基準的正或負的電位；放出率算出部，其係根據前述荷電粒子線及前述二次電子的電流量來算出二次電子放出率；能量算出部，其係根據前述算出部的輸出來算出前述二次電子放出率大於1的第1射入能量、及前述二次電子放出率小於1的第2射入能量；及控制部，其係依據前述試料的測定條件來控制前述第1或第2射入能量及朝前述對向電極之前述正或負的電位的施加。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體檢查裝置，其中，具有檢查項目輸入部，其係輸入前述試料的形態缺陷或結晶缺陷的種類，作為前述試料的測定條件， 前述控制部係根據前述輸入來對前述荷電粒子線裝置控制前述第1或第2射入能量及朝前述對向電極之前述正或負的電位的施加，前述畫像處理部係根據藉由前述控制所取得的複數的畫像來判斷前述試料的形態缺陷及結晶缺陷。
  3. 如申請專利範圍第2項之半導體檢查裝置，其中，前述試料為單結晶基板，或形成有磊晶層的基板，前述畫像處理部係根據判斷結果，將前述基板的品質數值化而輸出前述試料的形態缺陷及結晶缺陷。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體檢查裝置，其中，前述控制部係控制前述荷電粒子線裝置，而使能成為前述第1射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述正的電位，前述畫像處理部係以成為前述第1射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述正的電位之控制的條件來取得第1畫像，根據被預定的前述二次電子訊號量的臨界值來判別前述第1畫像內所含的凹形狀的缺陷及凸形狀的缺陷。
  5. 如申請專利範圍第4項之半導體檢查裝置，其中，前述畫像處理部係根據比前述臨界值更高的二次電子訊號來以前述第1畫像作為第1處理畫像處理，將前述第1處理畫像中所含的點形狀圖形判別成前述凹形狀的缺陷。
  6. 如申請專利範圍第1項之半導體檢查裝置，其中，前述控制部係控制前述荷電粒子線裝置，而使能成為前述 第2射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述負的電位，前述畫像處理部係以成為前述第2射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述負的電位之控制的條件來取得第2畫像，根據被預定的前述二次電子訊號量的臨界值來判別前述第2畫像內所含的層疊缺陷。
  7. 如申請專利範圍第6項之半導體檢查裝置，其中，前述畫像處理部係根據比前述臨界值更高的二次電子訊號來以前述第2畫像作為第2處理畫像處理，將前述第2處理畫像中所含的亮點的區域近似多角形狀判別成層疊缺陷。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體檢查裝置，其中，前述控制部係控制前述荷電粒子線裝置，而使能成為前述第2射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述正的電位，前述畫像處理部係以成為前述第2射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述正的電位之控制的條件來取得第3畫像，根據被預定的前述二次電子訊號量的臨界值來判別前述第3畫像內所含的貫通螺旋錯位。
  9. 如申請專利範圍第8項之半導體檢查裝置，其中，前述畫像處理部係根據比前述臨界值低的二次電子訊號來以前述第3畫像作為第3處理畫像處理，將前述第3處理畫像中所含的點形狀圖形判別成前述貫通螺旋錯位。
  10. 如申請專利範圍第1項之半導體檢查裝置，其 中，前述控制部係以成為前述第2射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述負的電位之第1條件來控制前述荷電粒子線裝置，並以成為前述第2射入能量，且朝前述對向電極的施加成為前述正的電位之第2條件來控制前述荷電粒子線裝置，前述畫像處理部係以前述第1條件來取得第4畫像，且以前述第2條件來取得第5畫像，判別前述第4畫像與前述第5畫像的差分畫像中所含的貫通刃狀錯位。
  11. 如申請專利範圍第6項之半導體檢查裝置，其中，前述畫像處理部係根據比前述臨界值更低的二次電子訊號來以前述第2畫像作為第2處理畫像處理，將前述第2處理畫像中所含的複數的帶狀圖形判別成階梯聚集。
  12. 如申請專利範圍第6項之半導體檢查裝置，其中，前述畫像處理部係根據比前述臨界值更高的二次電子訊號來以前述第2畫像作為第2處理畫像處理，將前述第2處理畫像中所含的亮點的區域的輪廓部分判別成基底面錯位。
  13. 一種檢查方法，係檢查單結晶基板或形成有磊晶層的基板，其特徵係具有：第1步驟，其係朝設於前述基板與對物透鏡之間的對向電極施加以前述基板的電位作為基準的正或負的電位；第2步驟，其係根據前述荷電粒子線及前述二次電子的電流量來算出二次電子放出率；第3步驟，其係決定前述二次電子放出率大於1的第 1射入能量，或前述二次電子放出率小於1的第2射入能量；第4步驟，其係依據前述試料的測定條件來選擇前述第1步驟的前述正或負的電位，且前述第3步驟的前述第1或第2射入能量的各哪一方；第5步驟，其係於前述第4步驟之後實行，對前述基板的檢查面掃描荷電粒子線，檢測出二次電子；及第6步驟，其係根據在前述第5步驟所取得的掃描畫像來檢查前述基板的形態缺陷及結晶缺陷。
  14. 如申請專利範圍第13項之檢查方法，其中，在前述第4步驟中，選擇前述第1射入能量，且前述正的電位，在前述第5步驟中，根據被預定的前述二次電子訊號量的臨界值來判別前述掃描畫像中所含的凹形狀的缺陷及凸形狀的缺陷。
  15. 如申請專利範圍第13項之檢查方法，其中，在前述第4步驟中，選擇前述第2射入能量，且前述負的電位，在前述第5步驟中，根據被預定的前述二次電子訊號量的臨界值來判別前述掃描畫像所含的層疊缺陷。
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