TW201842328A - 磊晶晶圓之裏面檢查方法、磊晶晶圓裏面檢查裝置、磊晶成長裝置之升降銷管理方法以及磊晶晶圓之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種磊晶晶圓裏面檢查方法,能夠檢測出磊晶晶圓裏面的銷印缺陷,且能夠定量地評價該銷印缺陷的各個點狀缺陷的缺陷尺寸。本發明的磊晶晶圓裏面檢查方法包括:一邊藉由掃描部掃描光學系統,一邊連續地拍攝磊晶晶圓裏面的部件影像的拍攝步驟S10;從該部件影像中取得該裏面的全體影像的取得步驟S20;從該全體影像中檢測出存在於該裏面之複數的點狀缺陷所組成的銷印缺陷的檢出步驟S30;將該檢出的銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積的數值化處理步驟S40。
Description
本發明係有關於磊晶晶圓裏面檢查方法、磊晶晶圓裏面檢查裝置、磊晶成長裝置之升降銷管理方法以及磊晶晶圓之製造方法
做為半導體裝置的製造步驟中使用的基板,會廣泛使用矽晶圓等的半導體組成的晶圓。做為這種晶圓,為人所知的是將單晶矽棒切片後鏡面研磨的拋光晶圓(PW晶圓)、或者是在PW晶圓的表面形成磊晶層的磊晶晶圓等。例如,磊晶晶圓是做為MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、DRAM(Dynamic Radom Access Memory)、功率電晶體及裏面照射型固態拍攝元件等的各種半導體裝置的裝置基板來使用。另外,本說明書中記載「磊晶晶圓表面」的情況下,是指磊晶晶圓的主面之中形成有磊晶層的那一側的面,記載「磊晶晶圓裏面」的情況下,是指磊晶晶圓的主面之中與形成有磊晶層的面相反的那一側的面(也就是沒有形成磊晶層的那一側的面)。
半導體裝置的製造步驟中,為了提高良率或可靠度,做為半導體裝置的基板的晶圓表裏面的缺陷檢查技術一直是極為重要的。存在於晶圓的表裏面的缺陷會是凹坑、COP等的結晶缺陷、加工導致的研磨不均及刮痕等,還有異物粒子的附著等各式各樣。
過去,會使用粒子測定機進行晶圓檢查,對實施完工的鏡面研磨後的晶圓的表裏面以雷射光掃描,檢測出存在於該表裏面的粒子或刮痕等所造成的雜散光。又,為了判定粒子測定機難以判別的缺陷,會同時採取外觀檢查,以目視來判定晶圓表裏面。因為外觀檢查是官能檢查,所以無法避免檢查員的判定不一致,且要讓檢查員熟練檢查工作也需要時間,因此需要確立一種客觀的檢查方法及自動檢查方法。
因此,做為晶圓檢查方法的一種,本案申請人們已經先在專利文獻1中提出一種針對晶圓表裏面中尤其是背面側的缺陷,不依賴外觀檢查來適當評價晶圓的方法。也就是,一種晶圓裏面的評價方法,包括:分佈圖處理步驟,沿著晶圓的圓周方向連續地拍攝晶圓裏面的部件影像,將拍攝的該部件影像合成以製作出晶圓裏面的全體影像:以及微分處理步驟,將該全體影像做微分處理,製作出晶圓裏面的微分處理影像,根據該全體影像或該微分處理影像,檢測出研磨不均、霧面、刮痕及粒子並加以評價。
使用第1(A)、1(B)圖來說明用以製作上述全體影像的光學系統50。第1(B)圖是為了顯示環狀光纖照明51所照射的照射光L1
及反射光(散射光)L2
,而從第1(A)圖抽出主要部位的圖。這個光學系統50具備環狀光纖照明51、鏡筒52、遠心透鏡53以及受光部54。又,環狀光纖照明51的光源會使用超高壓水銀燈(波長369nm~692nm,照度超過1,000,000Lux),受光部54會使用CCD相機。被環狀光纖照明51所照射的照射光L1
會以相對於晶圓面夾角度約20度入射晶圓W,當與存在於晶圓W裏面的缺陷D碰撞時會產生散射光L2
。受光部54接收散射光L2
當中垂直的散射光並拍攝,拍攝記錄出具有光學系統50的位置資訊及散射光的亮度資訊的影像。
先前技術文獻 專利文獻1:日本特開2010-103275號公報
在此,本發明人們檢討著要將專利文獻1所記載的技術應用到磊晶晶圓裏面的缺陷狀態的檢查當中。然而,將專利文獻1記載的技術直接應用到磊晶晶圓裏面檢查的情況下,如第2圖所示的一例,外觀檢查能夠識別的缺陷幾乎全部檢查不出來。另外,第2圖的例子中除去磊晶晶圓裏面的周緣部以外,中央部幾乎全部都被錯誤辨識成具有缺陷。
本發明人們首先認真地檢討習知技術中無法檢測出磊晶晶圓裏面的缺陷的原因。磊晶晶圓的裏面與PW晶圓的裏面不同,磊晶層成膜時會流入來源氣體。因此,磊晶晶圓裏面在形成磊晶層時原料氣體流入裏面而產生霧痕,比起PW晶圓來說表面狀態更粗糙(也就是,裏面的Haze度惡化)。這樣子粗糙的表面狀態的話,上述光學系統50的光源輸出過強產生雜散反射,就會超出CCD的容許容量。也就是說,本發明人們首先發現了伴隨著表面粗糙的雜散光亮度的溢出是其原因。因此,即使將專利文獻1所記載的技術應用於磊晶晶圓裏面的缺陷狀態的檢查,也會忽略在外觀檢查中能夠識別的缺陷。
要取得PW晶圓的表裏面的圖像的情況下,比起磊晶晶圓的裏面來說面的粗糙程度小,因此會使用短波長域且照度大的Hg燈或金屬鹵化物燈等的超高壓水銀燈來做為環狀光纖照明的光源,使用這種光源的話即使是極薄的傷痕也能夠檢測出來。然而,根據上述的理由,使用這種光學系統的話會產生溢出而無法應用於磊晶晶圓裏面的缺陷檢出。然而,為了解決這個溢出問題而降低超高壓水銀燈的照度的話,反而在檢查中照度會變得不穩定。因此,本發明人們想到使用相對低照度且能夠穩定使用的光源來做為環狀光纖照明的光源,藉此不須使用目視判斷的外觀檢查,能夠以檢查裝置檢查磊晶晶圓的裏面。
另外,做為形成於磊晶晶圓的裏面的特有的缺陷之一,有一種被稱為「銷印缺陷」。在此,銷印缺陷是指起因於磊晶成長裝置的升降銷形狀、或升降銷於晶圓的接觸狀況的缺陷,是升降銷形式的磊晶成長裝置中特有的,產生於磊晶晶圓裏面外周部像磨耗一樣的微小傷痕的集合體或者是由附著物組成的圓形狀的點狀缺陷所構成的組合。銷印缺陷在習之技術的粒子測定機中,即使能夠個別檢測出缺陷,也無法識別做為整個缺陷的集合體的銷印缺陷(也就是說,無法辨識出是粒子還是銷印缺陷)。因此,到目前為止都是以目視的外觀檢查來辨別銷印缺陷的有無。另外,因為銷印缺陷是很小缺陷,所以各個點狀缺陷的缺陷尺寸的的辨識是無法用目視的。在此,關於銷印缺陷,使用第3圖所示的一般的磊晶成長裝置的概要圖來說明其形成的機制。
第3圖所示的升降銷形式的磊晶成長裝置200具有承托器220、承托器支持軸230、3根的升降銷240A、240B、240C、升降軸250。另外,3根的升降銷240A、240B、240C是以承托器支持軸230的中心為中心軸對稱地等角(也就是120度)配置,因此第3圖中升降銷240B沒有圖示。
如上述,銷印缺陷會因為矽晶圓S的裏面與升降銷240A、240B、240C的接觸而形成。因此,如第3圖所示的一般的磊晶成長裝置的情況下,繞著磊晶晶圓裏面的中心每旋轉120度的位置形成了3個點狀缺陷,這個點狀缺陷所組成的群組就是銷印缺陷。另外,本發明人們在這次又重新地確認了因為與升降銷的接觸狀態不同,各個銷印缺陷的點狀缺陷的缺陷尺寸(平面方向的大小及厚度方向的高度或深度)都不相同。
目前為止,銷印缺陷可以認為是即使在磊晶晶圓裏面形成也不會有問題的缺陷,或者是必然會形成的缺陷的1種。因此,目前為止銷印缺陷的檢出目的是藉由把握它的存在有無,篩選出做為產品晶圓來說其他不能夠存在的缺陷為主。
然而,在微細化持續進展的現在,目前為止在產品晶圓中即使存在也沒關係的銷印缺陷,也可能會因為銷印缺陷各自的點狀缺陷的尺寸而在裝置形成步驟中帶來不良的影響。例如,第4圖是將磊晶晶圓1提供到裝置形成步驟的1種光微影步驟時的概要圖。另外,第4圖中,顯示了磊晶晶圓1設置於具有銷夾的平台400上的樣子。在此,磊晶晶圓1具有會成為基板的矽晶圓S、形成於該矽晶圓S上的磊晶層E。然後,磊晶晶圓1的裏面上,會形成做為銷印缺陷的缺陷尺寸不同的點狀缺陷D1
、D2
。缺陷尺寸小的點狀缺陷D1
中,與平台300的銷夾之間的接觸不容易造成問題,但缺陷尺寸大的點狀缺陷D2
中,與銷夾接觸就可能會在光微影步驟中造成散焦。
因此,需要確立一種方法,能夠檢測出磊晶晶圓裏面的銷印缺陷,也可定量地評價銷印缺陷各自的點狀缺陷的缺陷尺寸。
因此,本發明有鑑於上述問題,目的是提供一種磊晶晶圓裏面檢查方法,能夠檢測出磊晶晶圓裏面的銷印缺陷,且能夠定量地評價該銷印缺陷的各個點狀缺陷的缺陷尺寸。
為了達成上述的目的,本發明人們認真地件就檢討,得到了以下理解。
[1] 做為磊晶晶圓裏面檢查裝置中的環狀光線照明的光源,使用比較低照度且穩定的光源,藉此如第5(A)圖所示,能夠取得磊晶晶圓裏面的影像。另外,在第5(A)圖中,銷印缺陷以外,也會觀察到被稱為「刮痕」的圓弧狀的缺陷。在實施型態中進行後述的影像處理,也能夠更鮮明地觀察到刮痕(第5(B)圖)。
[2] 銷印缺陷的原因是磊晶晶圓裏面與磊晶成長裝置的升降銷的接觸。因此,從上述[1]中取得的磊晶晶圓裏面的影像中,能夠藉由進行適當的檢出處理,來檢測出銷印缺陷。
[3] 本發明人們更確認了,銷印缺陷的各個點狀缺陷的缺陷面積的大小可能會大大地影響裝置形成步驟中供給磊晶晶圓時的基板品質。因此,將從上述[2]檢出的銷印缺陷的各個點狀缺陷數值化處理,算出缺陷面積,能夠因應缺陷面積定量地評價銷印缺陷。
本發明係根據上述的見解及檢討而完成,主要構造如下。(1) 一種磊晶晶圓裏面檢查方法,會使用磊晶晶圓裏面檢查裝置,其包括:光學系統,具有垂直於磊晶晶圓的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明及拍攝部;以及掃描部,平行於該裏面來掃描該光學系統。該磊晶晶圓裏面檢查方法包括:拍攝步驟,一邊以該掃描部掃描該光學系統,一邊連續地拍攝該裏面的部件影像;取得步驟,從該部件影像中取得該裏面的全體影像;檢出步驟,從該全體影像中檢測出存在於該裏面之複數的點狀缺陷構成的組所形成的銷印缺陷;以及數值化處理步驟,將該檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。在該檢出步驟中,抽出距離該磊晶晶圓的裏面中心既定的距離的位置的點狀的標準缺陷,將該標準缺陷的位置做為第1標準位置,繞著該中心從該第1標準位置每次等角旋轉,抽出複數的第2標準位置附近的缺陷,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢測出來。
(2) 如(1)所述之磊晶晶圓裏面檢查方法,其中該數值化處理步驟包括:第1步驟,取得該全體影像中的該銷印缺陷的各個點狀缺陷的各畫素的亮度值;第2步驟,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值做二值化處理;以及第3步驟,根據該二值化處理後的各畫素,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。
(3) 如(1)或(2)所述之磊晶晶圓裏面檢查方法,更包括:判定步驟,在該數值化處理步驟後,根據該各個點狀缺陷的缺陷面積與預定的面積閾值的對比,判定該各個點狀缺陷的良否。
(4) 一種磊晶晶圓裏面檢查裝置,包括:光學系統,具有垂直於磊晶晶圓的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明及拍攝部、以及掃描部;掃描部,平行於該裏面來掃描該光學系統;解析部,解析該光學系統所取之磊晶晶圓裏面的影像;以及控制部,控制該光學部、該掃描部及該解析部。該光學系統會透過該控制部一邊被該掃描部掃描,一邊連續地拍攝該裏面的部件影像。該解析部會透過該控制部,從該部件影像取得該裏面的全體影像,從該全體影像中檢測出存在於該裏面的複數的點狀缺陷構成的組所形成的銷印缺陷,將該檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。該解析部檢測出該銷印缺陷時,抽出距離該磊晶晶圓的裏面的中心既定距離位置的點狀的標準缺陷,將該標準缺陷的位置做為第1標準位置,繞著該中心等角地旋轉該第1標準位置,抽出在複數的第2標準位置附近的缺陷,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢測出來。
(5) 如(4)所述之磊晶晶圓裏面檢查裝置,其中該數值化處理時,該解析部透過該控制部取得該全體影像中的該銷印缺陷的各個點狀缺陷的各個畫素的亮度值,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值進行二值化處理,根據該二值化處理後的各個畫素,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。
(6) 如(4)或(5)所述之磊晶晶圓裏面檢查裝置,其中該解析部更透過該控制部根據該各個點狀缺陷的缺陷面積以及預定的面積閾值的對比,來判定該各個點狀缺陷的良否。
(7) 一種磊晶成長裝置的升降銷管理方法,其中根據(1)至(3)項任一者所述之磊晶晶圓裏面檢查方法所算出的該各個點狀缺陷的缺陷面積,來判斷磊晶成長裝置的升降銷的更換時期。
(8) 一種磊晶晶圓的製造方法,磊晶層形成步驟,使用升降銷形式的磊晶成長裝置形成磊晶層於矽晶圓的表面,獲得磊晶晶圓;裏面檢查步驟,檢查該磊晶晶圓的裏面。該裏面檢查步驟會使用磊晶晶圓裏面檢查裝置,其包括:光學系統,具有垂直於該磊晶晶圓的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明及拍攝部;以及掃描部,平行於該裏面來掃描該光學系統。該裏面檢查步驟包括:(a)拍攝步驟,一邊以該掃描部掃描該光學系統,一邊連續地拍攝該裏面的部件影像;(b)取得步驟,從該部件影像中取得該裏面的全體影像;(c)檢出步驟,從該全體影像中檢測出存在於該裏面之複數的點狀缺陷構成的組所形成的銷印缺陷;以及(d)數值化處理步驟,將該檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積;以及(e)判定步驟,在該(d)數值化處理步驟後,根據該各個點狀缺陷的缺陷面積與預定的面積閾值的對比,判定該各個點狀缺陷的良否。在該(d)檢出步驟中,抽出距離該磊晶晶圓的裏面中心既定的距離的位置的點狀的標準缺陷,將該標準缺陷的位置做為第1標準位置,繞著該中心從該第1標準位置每次等角旋轉,抽出複數的第2標準位置附近的缺陷,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢測出來。
(9) 如(8)所述之磊晶晶圓的製造方法,其中該(d)數值化處理步驟包括:第1步驟,取得該全體影像中的該銷印缺陷的各個點狀缺陷的各畫素的亮度值;第2步驟,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值做二值化處理;以及第3步驟,根據該二值化處理後的各畫素,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。
根據本發明,能夠提供一種磊晶晶圓裏面檢查方法,能夠檢測出磊晶晶圓裏面的銷印缺陷,且能夠定量地評價該銷印缺陷的各個點狀缺陷的缺陷尺寸。
以下,參照圖式說明本發明的實施型態。第6圖係說明本發明一實施型態中使用的磊晶晶圓裏面檢查裝置10的概要圖。第7圖係說明根據本發明一實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法的流程圖。另外,各實施型態中,對於重複的構造會標示相同的符號,而省略重複的說明。 (磊晶晶圓背面檢查方法)
如第6、7圖所示,根據本發明一實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法,會使用磊晶晶圓裏面檢查裝置100來檢查磊晶晶圓1的裏面。磊晶晶圓裏面檢查裝置100包括:光學系統30,具有垂直於磊晶晶圓1的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明10及拍攝部20;以及掃描部40,平行於磊晶晶圓1的裏面來掃描光學系統30。根據本發明的一實施型態的磊晶晶圓裏面檢查裝置100更具有解析部70及控制部90,關於這些解析部70及控制部90會在說明磊晶晶圓裏面檢查方法的實施型態之後再說明。
又,如第7圖的流程圖所示,根據本實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法包括:一邊藉由掃描部40掃描光學系統30一邊連續地拍攝磊晶晶圓1的裏面的部件影像的拍攝步驟S10;從部件影像中取得磊晶晶圓1的裏面的全體影像的取得步驟S20;從全體影像中檢測出存在於磊晶晶圓1的裏面之複數的點狀缺陷PM1、PM2、PM3所組成的銷印缺陷的檢出步驟S30;將檢出的銷印缺陷的各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3做數值化處理,算出各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的缺陷面積的數值化處理步驟S40。另外,如後述,進行數值化處理步驟S40後,進行判定步驟S50為佳。
然後,本實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法,在檢出步驟S30中,抽出距離磊晶晶圓1的裏面中心既定的距離的位置的點狀的標準缺陷PM1,將該標準缺陷PM1的位置做為第1標準位置(第8圖(A)),繞著該中心從第1標準位置PM1每次等角旋轉,抽出複數的第2標準位置附近的缺陷PM2、PM3,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷PM1、PM2、PM3所形成的組,做為銷印缺陷檢測出來(第8圖(B))。檢出步驟S30的細節會使用第8圖後述說明。
以下,參照第6、7圖依序說明各構造及各步驟的細節。 <環狀光纖照明>
磊晶晶圓裏面檢查裝置100中的環狀光纖照明10能夠使用一般的款式,但其光源採用藍色LED及紅色LED任一者。這如先前所述,磊晶晶圓1的裏面會比PW晶圓表面更粗糙,所以必須使用相對低照度且穩定的光源。另外,做為環狀光纖照明10的光源,例如能夠使用波長帶450~500nm的藍色LED或者是波長帶600~700nm的紅色LED。另外,從環狀光纖照明10照射的照射光L的照度為300,000~1,000,000lux左右為佳。照射光L對磊晶晶圓1的裏面的夾角為一般的角度,例如能夠是10~30度左右,也能夠與習知技術一樣是略20度或20度。
又,使用第2圖如已經說明地,做為環狀光線照明10的光源,使用與習知技術相同的超高壓水銀燈(例如照度5,000,000lux)的話,會因為缺陷導致亮度溢出,所以無法充分地辨識磊晶晶圓1的裏面的缺陷。 <拍攝部>
拍攝部20的構造只要能夠接收並拍攝來自磊晶晶圓1的裏面的散射光的話並沒有特別限制,但例如能夠以鏡筒22、透鏡23及受光部24構成。鏡筒22、透鏡23及受光部24分別能夠使用一般使用的款式。透鏡23能夠使用例如遠心透鏡,受光部24能夠使用例如CCD相機。 <光學系統>
光學系統30具備上述環狀光纖照明10及拍攝部20,藉由環狀光線照明10照射磊晶晶圓1的裏面,接收其散射光,取得磊晶晶圓1的裏面部件影像。 <掃描部>
掃描部40平行於磊晶晶圓1的裏面來掃描光學系統30。掃描部40可以沿著周方向掃描光學系統30,也可以沿著縱橫方向掃描。又,磊晶晶圓裏面檢查裝置100也可以具有複數個(例如3個)光學系統30,掃描部40在周方向上掃描各個光學系統30。另外,掃描部40能夠由連接到光學系統30的臂部、驅動臂部用的驅動步階馬達、伺服馬達等構造。 <拍攝步驟>
本實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法如第7圖所示,一開始進行拍攝步驟S10。拍攝步驟S10中,光學系統30位於既定位置時,拍攝磊晶晶圓1的裏面的部件影像。接著,以掃描部40掃描位於上述既定位置之外的其他位置的光學系統30,拍攝磊晶晶圓1的裏面的部件影像。例如,將磊晶晶圓1的裏面分割為100~200塊左右,對每個區塊反覆進行這個拍攝與掃描,連續地拍攝磊晶晶圓1的裏面的部件影像(S10)。 <取得步驟>
接著,進行取得步驟S20。取得步驟S20中,合成拍攝步驟S10中拍攝的各個部件影像,取得磊晶晶圓1的裏面的全體影像(S20)。獲得的全體影像的一例例如已說明的第5圖(A)。 <取出步驟>
在取得步驟S20後,進行檢測出銷印缺陷的檢出步驟S30。關於銷印缺陷。再一次說明。如先前所述,銷印缺陷是起因於磊晶成長裝置的升降銷形狀或升降銷與晶圓的接觸狀況的缺陷,是升降銷形式的磊晶成長裝置所特有的,發生在磊晶晶圓裏面外周部的像磨耗痕跡的微小傷痕的集合體或者是附著物組成的圓形狀的點狀缺陷構成的組合。因此,如第3圖的一般的磊晶成長裝置的情況下,使用3根升降銷,因此在繞著磊晶晶圓裏面的中心每旋轉120度的位置形成了3個點狀缺陷,這個點狀缺陷構成的組就是銷印缺陷。另外,起因於升降銷形狀,銷印缺陷的各個點狀缺陷存在於既定的半徑的範圍內,各個點狀缺陷成為圓形狀的亮點。又,銷印缺陷的各個點狀缺陷的面積約為0.2mm2
~3mm2
。已說明的第5圖(A)的全體影像中例示了銷印缺陷的一例。又,第3圖及第8圖(A)、(B)的例子中,是以升降銷的總根數一般為3根做為前提來概要地圖示,但升降銷是N根(N是自然數)的情況下,銷印缺陷會成為N個的點狀缺陷構成的組。
一邊使用第8圖(A)、(B),一邊更詳細地說明本實施型態的檢出步驟S30。檢出步驟S30中,首先收出距離磊晶晶圓裏面的中心既定距離R的位置處的點狀的標準缺陷PM1(第8圖(A))。檢測出標準缺陷PM1時,可以將距離既定距離R的位置處的最大的尺寸的點狀缺陷當作是標準缺陷PM1來處理。此外,將晶圓的缺口位置N做為標準的話,成為標準缺陷PM1的點狀缺陷的容許檢出範圍會應升降銷的配置而定,所以也可以將該容許檢出範圍內的最大的點狀缺陷當作是標準缺陷PM1檢出。
接著,將標準缺陷PM1的位置做為第1標準位置,繞著磊晶晶圓1的裏面的中心從該第1標準位置每次旋轉等角度,抽出複數的第2標準位置A、B附近的缺陷。例如,在第8圖的例子中,銷印形成在3個位置,因此從第1標準位置每旋轉120度的位置就是第2標準位置。又,升降銷是N根的情況下,就會從第1標準位置每次旋轉[360/N]度。另外,銷印產生的位置有可能會距離等角間隔有些許偏移,所以可以設定±5度左右的檢出容許角(第8圖(B))。在這個情況下,在檢出容許角的範圍內的話,就視為包含於上述的「附近」之內。第8圖(B)中的第1標準位置及第2標準位置A、B附近的點狀缺陷PM1~PM3所構成的組就做為「銷印缺陷」檢測出來。 <數值化處理步驟>
檢出步驟S30後,進行數值化處理步驟S40,算出點狀缺陷PM1~PM3各自的缺陷面積。缺陷面積的數值化處理能夠使用各種手法來進行,但例如按照包含有第9圖的流程圖所示的第1步驟S31、第2步驟S32及第3步驟S33的樣態來進行數值化處理為佳。 <<第1步驟>>
首先,進行第1步驟S31來取得全體影像中的銷印缺陷的各自的點狀缺陷PM1、PM2、PM3的各畫素的亮度值為佳。也就是說,這個第1步驟中,會從全體影像中對點狀缺陷PM1、PM2、PM3以畫素單位讀取出亮度資料。第10圖(A)顯示全體影像的一具體例。第10圖(A)更顯示了銷印缺陷的各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的位置。第10圖(B)是第10圖(A)的點狀缺陷PM3的放大圖。 <<第2步驟>>
進行第1步驟S31後,進行第2步驟S32,根據既定的亮度閾值, 將點狀缺陷PM1、PM2、PM3的各畫素的亮度值做二值化處理為佳。這是為了確定在接下來的第3步驟S33中算出面積要用的缺陷的外緣。第10圖(C)是將第10圖(B)的點狀缺陷做二值化處理後的影像以畫素單位來表現。另外,這個例子中,1個畫素相當於0.04mm2
。 <<第3步驟>>
然後,在第3步驟中,根據二值化處理後的各個畫素,算出各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的缺陷面積為佳。在缺陷面積的算出時可以例如計數超過前述的亮度閾值的畫素的個數即可,也可以從點狀缺陷的檢出領域中扣掉在亮度閾值以下的畫素,算出缺陷面積。第10圖(C)的例子中,超過亮度閾值的畫素的個數是27個,因此能夠算出點狀缺陷PM3的缺陷面積是0.04(mm2
/pixel)×27(pixel)=1.08mm2
。這樣的缺陷面積計算,也可以同樣對點狀缺陷PM3進行。
如以上所述,藉由進行本實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法,能夠檢測出磊晶晶圓裏面的銷印缺陷,且能夠定量地評價該銷印缺陷的各個點狀缺陷的缺陷尺寸。 <判定步驟>
在此,如前述在習知技術中,會考慮到銷印缺陷的形成的機制而被認為是即使形成也不認為會造成問題的缺陷,但根據銷印缺陷的各點狀缺陷的缺陷尺寸不同,有可能會在裝置形成步驟中帶來不好的影響。因此,本實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法在數值化處理步驟S40之後,更包括根據各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的缺陷面積與預定面積閾值的對比,來判定各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3良否的判定步驟為佳。這樣一來,因為能夠一個一個判定銷印缺陷的點狀缺陷PM1、PM2、PM3的良否,所以能夠擔保做為產品晶圓的品質。另外,上述面積閾值因應產品的規格而設定為希望的值即可。
另外,本實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法中,在檢出步驟S30之前,先進行影像處理步驟,影像處理取得的全體影像為佳。然後,根據影像處理後的全體影像,檢測出銷印以外的缺陷為佳。影像處理步驟中,例如從全體影像中取得微分處理影像的話,也能夠抑制拍攝到的部件影像中包含的雜訊的影響,能夠更明確地檢測出存在於磊晶晶圓1的裏面的缺陷。另外,前述的第5圖(B)是將第5圖(A)的全體影像微分處理後,並進行細線化處理後的結果。
又,藉由本發明一實施型態的磊晶矽晶圓裏面檢查方法所檢查的磊晶晶圓1,能夠做為在鏡面加工的矽晶圓的表面上磊晶成長出矽磊晶層的磊晶矽晶圓。 (磊晶晶圓裏面檢查裝置)
如第6圖概略地顯示,根據本發明一實施型態的磊晶晶圓裏面檢查裝置100是用來進行上述磊晶晶圓裏面檢查方法的檢查裝置。這個磊晶晶圓裏面檢查裝置100包括:光學系統30,具有光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明10及拍攝部20;掃描部40,平行於磊晶晶圓1的裏面來掃描光學系統30;解析部70,解析光學系統30所取得的磊晶晶圓1的裏面的影像;及控制部90,控制掃描部40及解析部70。
磊晶晶圓裏面檢查裝置100會使用控制這些光學系統30、掃描部40及解析部70的控制部90,進行已說明的拍攝步驟S10、取得步驟S20、檢出步驟S30、數值化處理步驟S40、以及因應需求而做的判定步驟S50。也就是說,光學系統30會透過控制部90一邊被掃描部40掃描,一邊連續地拍攝磊晶晶圓1的裏面的部件影像。又,解析部70會透過控制部90,從該部件影像取得該裏面的全體影像,從這個全體影像中檢測出存在於磊晶晶圓1的裏面的複數的點狀缺陷PM1、PM2、PM3構成的組所形成的銷印缺陷。又,解析度70會將檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3做數值化處理,算出各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的缺陷面積。在此,解析部70檢測出銷印缺陷時,抽出距離磊晶晶圓1的裏面的中心既定距離位置處的點狀的標準缺陷PM1,將該標準缺陷的位置做為第1標準位置,繞著該中心等角地旋轉該第1標準位置,抽出在複數的第2標準位置附近的缺陷PM2、PM3,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢測出來。另外,第6圖中,僅圖示一個光學系統30,但也可以在磊晶晶圓1的裏面側設置複數個。
在此,上述的數值化處理時,解析部70透過控制部90取得全體影像中的銷印缺陷的各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的各個畫素的亮度值,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值進行二值化處理,根據該二值化處理後的該各個畫素,算出各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的缺陷面積為佳。又,解析部70更透過控制部90根據該各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的缺陷面積以及預定的面積閾值的對比,來判定該各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的良否為佳。
另外,解析部70及控制部90會藉由CPU(中央計算處理裝置)或MPU等的合適的處理器來實現,能夠具有記憶體、硬碟等的紀錄部。又,解析部70及控制部90會執行預先儲存於解析部70及控制部90中的使前述磊晶晶圓裏面檢查方法動作的程式,藉此控制磊晶晶圓裏面檢查裝置100的各構造間的資訊與指令的傳達及各部位的動作。 (磊晶成長裝置的升降銷管理方法)
本發明人們使用上述的磊晶晶圓裏面的檢查方法所算出的該各個點狀缺陷的缺陷面積,更進一步找出了適當地管理磊晶成長裝置的升降銷的方法。也就是,在關於這個磊晶成長裝置的升降銷管理方法的實施型態中,根據上述磊晶晶圓裏面的檢查方法所算出了各個點狀缺陷PM1、PM2、PM3的缺陷面積,來判定磊晶成長裝置的升降銷的更換時期。
根據本發明人們的檢討,如第11圖所示,確認到越使用磊晶成長裝置的話,銷印缺陷的各點狀缺陷的面積就越增大。這個理由被推測是因為與磊晶晶圓的裏面接觸的升降銷的接觸部逐漸磨耗,所以接觸面積才會增大。
在此,複數根升降銷全部並非都均一地與磊晶晶圓的裏面接觸,所以可以想像到銷印缺陷的各點狀缺陷中一部分的點狀缺陷的缺陷面積會比起其他的點狀缺陷的缺陷面積更急速地增大。又,因為某種異常導致一部分的點狀缺陷的缺陷面積急速增大也是令人擔憂的。然後,如先前所說明的,為了擔保做為產品晶圓的品質,會希望銷印缺陷的各點狀缺陷的缺陷面積任一者都在既定面積以下。
然後,藉由使用上述的升降銷管理方法,能夠算出點狀缺陷PM1、PM2、PM3各個缺陷面積,根據該缺陷面積是否超過既定閾值,判定1根或者是全部的升降銷是否需要更換。 (磊晶晶圓的製造方法)
上述的磊晶晶圓裏面檢查方法的實施型態包含於製造步驟中來製造磊晶晶圓,藉此能夠定量地判定銷印缺陷的點狀缺陷PM1、PM2、PM3每一個的良否,能夠製造出產品晶圓的品質有所擔保的磊晶晶圓。也就是說,根據本實施型態的磊晶晶圓的製造方法,包括:磊晶層形成步驟,使用升降銷形式的磊晶成長裝置形成磊晶層於矽晶圓的表面,獲得磊晶晶圓1;裏面檢查裝置,檢查磊晶晶圓1的裏面。另外,以下要說明的裏面檢查步驟與先前說明的裏面檢查方法的實施型態重複的內容會省略說明。
在此,本實施型態的裏面檢查步驟會使用磊晶晶圓裏面檢查裝置100,其包括:光學系統30,具有垂直於磊晶晶圓1的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明10及拍攝部20;以及掃描部40,平行於磊晶晶圓1的裏面來掃描光學系統30。本實施型態的裏面檢查步驟包括:(a)拍攝步驟,一邊以掃描部40掃描光學系統30,一邊連續地拍攝磊晶晶圓1的裏面的部件影像;(b)取得步驟,從該部件影像中取得磊晶晶圓1的裏面的全體影像;(c)檢出步驟,從該全體影像中檢測出存在於磊晶晶圓1的裏面之複數的點狀缺陷所組成的銷印缺陷;(d)數值化處理步驟,將檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出各個點狀缺陷的缺陷面積;(e)判定步驟,在該數值化處理步驟後,根據該各個點狀缺陷的缺陷面積與預定的面積閾值的對比,判定該各個點狀缺陷的良否。
然後,本實施型態中,在該(d)檢出步驟中,抽出距離磊晶晶圓1的中心既定距離的位置處的點狀的標準缺陷,將該標準缺陷的位置視為第1標準位置,繞著該中心等角度旋轉該第1標準位置,抽出在複數的第2標準位置附近的缺陷,將位於該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀的缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢出。
又,磊晶層形成步驟中,使用一般的升降銷形式的磊晶成長裝置來形成磊晶層於矽晶圓表面即可。例如,做為磊晶矽層形成時的成長條件,會將氫氣做為載子氣體,將二氯矽烷,三氯矽烷等的來源氣體導入磊晶成長裝置的腔室內,因為使用的來源氣體的不同,成長溫度也會不同,但在大約1000~1200℃的範圍的溫度以CVD法能夠磊晶成長於矽晶圓上。又,磊晶層的厚度設定在1~15μm的範圍內為佳。
這樣一來,藉由本實施型態的裏面檢查步驟,能夠製造出產品晶圓的品質有所擔保的磊晶晶圓。
在此,上述製造方法的實施型態中,(d)數值化處理步驟可以包括:第1步驟,取得該全體影像中的該銷印缺陷的各個點狀缺陷的各畫素的亮度值;第2步驟,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值做二值化處理;第3步驟,根據該二值化處理後的各畫素,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。
另外,磊晶形成步驟後,當然也可以對磊晶晶圓1的表面及裏面的任一者或兩者進行研磨及洗淨等。
以上說明了本發明的實施型態,這些顯示了代表的實施型態的例子,本發明並不限定於這些實施型態,在發明要旨的範圍內能夠做各式各樣的變更。 [實施例]
使用升降銷形式的磊晶成長裝置,在磊晶晶圓表面成膜出矽磊晶層。然後對於位在成膜後的磊晶晶圓裏面的銷印缺陷的缺陷面積進行評價。 (習知技術的銷印缺陷面積評價)
使用習知技術的粒子測定機(KLA-Tencor公司製SP2),測量磊晶晶圓裏面的銷印缺陷的缺陷面積。習知技術的粒子測量機中,是將雷射均一照射周方向的裝置規格,因此銷印缺陷的缺陷面積如第12圖(A)所示,會測量出包含銷印缺陷的環狀領域全部的合計缺陷面積。另外,為了確定包含這個銷印缺陷的環狀領域為檢出範圍,會事先以目視的外觀觀察來確認全部的晶圓裏面中觀察到銷印缺陷的距離晶圓中心的距離。因此,第12圖(A)所示的測量領域內的其他的缺陷也可能包含於缺陷面積內。 (本發明的銷印缺陷面積評價)
使用上述本發明的的磊晶晶圓裏面檢查裝置100,測量磊晶晶圓裏面的銷印缺陷的缺陷面積。磊晶晶圓裏面檢查裝置100中,如第12圖(B)所示,能夠測量出銷印缺陷的各點狀缺陷的缺陷面積。
使用習知技術的粒子測定機測量的包含銷印缺陷的領域的合計缺陷面積,以及使用本發明的磊晶晶圓裏面檢查裝置100測量的合計缺陷面積,表示兩者的對應關係的圖表顯示於第13圖(A)。在這之中,會對樣本S1、S2、S3,各樣本的每一個點狀缺陷的評價結果顯示於第12圖(B)。
使用習知技術的粒子測量機的情況下,缺陷面積是銷印缺陷的全部的點狀缺陷的合計缺陷面積。因此,假設以習知技術的粒子測量機來判定銷印缺陷的良否的話,如第12圖(A)所示超過既定閾值的全部都會判斷成不良。然而,即使是習知技術中能夠判斷為良好的銷印缺陷,在習知技術中如第12圖(A)所示可能會漏掉。這是因為像樣本S2這樣銷印缺陷之中的1個點狀缺陷的缺陷面積大,但另2個點狀缺陷的缺陷面積小的話,在習知技術中合計面積相當地小,而不得不判斷為良品。然而,根據本發明方法的話,因為能夠定量地評價銷印缺陷的每一個點狀缺陷,所以即使只有1個能夠判斷為不良的點狀缺陷存在的話,不管其他的點狀缺陷的良否,也能夠判定為不良品。因此,本發明方法中,能夠更高精度地判斷銷印缺陷的良否。 [產業上的利用可能性]
根據本發明,能夠提供一種磊晶晶圓裏面檢查方法,能夠檢測出磊晶晶圓裏面的銷印缺陷,且能夠定量地評價該銷印缺陷。
1‧‧‧磊晶晶圓
10‧‧‧環狀光纖照明
20‧‧‧拍攝部
30‧‧‧光學系統
40‧‧‧掃描部
50‧‧‧光學系統
51‧‧‧環狀光纖照明
52‧‧‧鏡筒
53‧‧‧遠心透鏡
54‧‧‧受光部
70‧‧‧解析部
90‧‧‧控制部
100‧‧‧磊晶晶圓裏面檢查裝置
220‧‧‧磊晶成長裝置
230‧‧‧承托器支持軸
240A‧‧‧升降銷
240C‧‧‧升降銷
250‧‧‧升降軸
300‧‧‧平台
D‧‧‧缺陷
D1‧‧‧點狀缺陷
D2‧‧‧點狀缺陷
E‧‧‧磊晶層
L、L1‧‧‧照射光
L、L2‧‧‧反射光(散射光)
S‧‧‧矽晶圓
W‧‧‧晶圓
PM1、PM2、PM3‧‧‧點狀缺陷
第1圖係說明習知技術中使用的晶圓裏面檢查裝置的光學系統的概要圖,(A)是顯示光學系統全體的概要圖,(B)是顯示入射光L1
及散射光L2
的概要圖。 第2圖係使用習知技術的晶圓檢查裝置所得到的磊晶晶圓裏面的全體圖像的一例。 第3圖係說明一般的磊晶成長裝置的概要剖面圖。 第4圖係將磊晶晶圓供給一般的裝置形成步驟時的概要剖面圖。 第5圖中(A)係根據本發明的一實施型態所得的磊晶晶圓裏面的全體影像的一例,(B)是將(A)影像處理後的結果。 第6圖係說明本發明一實施型態中使用的磊晶晶圓裏面檢查裝置的概要圖。 第7圖係說明根據本發明一實施型態的磊晶晶圓裏面檢查方法的流程圖。 第8圖係用以說明根據本發明一實施型態所能夠檢出的銷印的概要圖,(A)顯示銷印缺陷中的標準缺陷PM1,(B)顯示構成銷印缺陷的點狀缺陷的組PM1~PM3。 第9圖係說明本發明的磊晶晶圓裏面檢查方法中的數值化處理步驟的較佳樣態的流程圖。 第10圖中(A)係顯示構成本發明檢出的銷印缺陷的點狀缺陷的組PM1~PM3,(B)係顯示PM3的放大影像,(C)係顯示將(B)二值化處理後的缺陷。 第11圖係顯示磊晶成長裝置的使用次數與銷印的缺陷面積的對應關係的圖表。 第12圖係顯示實施例中的習知技術與本發明的銷印缺陷的缺陷面積的測量位置的對比的概要圖。 第13圖中(A)係顯示實施例中的習知技術與本發明的銷印缺陷的缺陷面積的測量結果的對比的圖表,(B)係顯示該判定結果的概要圖。
Claims (9)
- 一種磊晶晶圓裏面檢查方法,會使用磊晶晶圓裏面檢查裝置,其包括:光學系統,具有垂直於磊晶晶圓的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明及拍攝部;以及掃描部,平行於該裏面來掃描該光學系統,該磊晶晶圓裏面檢查方法包括: 拍攝步驟,一邊以該掃描部掃描該光學系統,一邊連續地拍攝該裏面的部件影像;取得步驟,從該部件影像中取得該裏面的全體影像;檢出步驟,從該全體影像中檢測出存在於該裏面之複數的點狀缺陷構成的組所形成的銷印缺陷;以及數值化處理步驟,將該檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積,其中在該檢出步驟中,抽出距離該磊晶晶圓的裏面中心既定的距離的位置的點狀的標準缺陷,將該標準缺陷的位置做為第1標準位置,繞著該中心從該第1標準位置每次等角旋轉,抽出複數的第2標準位置附近的缺陷,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢測出來。
- 如申請專利範圍第1項所述之磊晶晶圓裏面檢查方法,其中該數值化處理步驟包括: 第1步驟,取得該全體影像中的該銷印缺陷的各個點狀缺陷的各畫素的亮度值;第2步驟,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值做二值化處理;以及第3步驟,根據該二值化處理後的各畫素,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之磊晶晶圓裏面檢查方法,更包括: 判定步驟,在該數值化處理步驟後,根據該各個點狀缺陷的缺陷面積與預定的面積閾值的對比,判定該各個點狀缺陷的良否。
- 一種磊晶晶圓裏面檢查裝置,包括: 光學系統,具有垂直於磊晶晶圓的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明及拍攝部、以及掃描部;掃描部,平行於該裏面來掃描該光學系統;解析部,解析該光學系統所取之磊晶晶圓裏面的影像;以及控制部,控制該光學部、該掃描部及該解析部,其中該光學系統會透過該控制部一邊被該掃描部掃描,一邊連續地拍攝該裏面的部件影像,該解析部會透過該控制部,從該部件影像取得該裏面的全體影像,從該全體影像中檢測出存在於該裏面的複數的點狀缺陷構成的組所形成的銷印缺陷,將該檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積,該解析部檢測出該銷印缺陷時,抽出距離該磊晶晶圓的裏面的中心既定距離位置的點狀的標準缺陷,將該標準缺陷的位置做為第1標準位置,繞著該中心等角地旋轉該第1標準位置,抽出在複數的第2標準位置附近的缺陷,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢測出來。
- 如申請專利範圍第4項所述之磊晶晶圓裏面檢查裝置,其中該數值化處理時,該解析部透過該控制部取得該全體影像中的該銷印缺陷的各個點狀缺陷的各個畫素的亮度值,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值進行二值化處理,根據該二值化處理後的各個畫素,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。
- 如申請專利範圍第4或5項所述之磊晶晶圓裏面檢查裝置,其中該解析部更透過該控制部根據該各個點狀缺陷的缺陷面積以及預定的面積閾值的對比,來判定該各個點狀缺陷的良否。
- 一種磊晶成長裝置的升降銷管理方法,其中根據如申請專利範圍第1至3項任一項所述之磊晶晶圓裏面檢查方法所算出的該各個點狀缺陷的缺陷面積,來判斷磊晶成長裝置的升降銷的更換時期。
- 一種磊晶晶圓的製造方法, 磊晶層形成步驟,使用升降銷形式的磊晶成長裝置形成磊晶層於矽晶圓的表面,獲得磊晶晶圓;裏面檢查步驟,檢查該磊晶晶圓的裏面,其中該裏面檢查步驟會使用磊晶晶圓裏面檢查裝置,其包括:光學系統,具有垂直於該磊晶晶圓的裏面設置並且光源是藍色LED及紅色LED任一者的環狀光纖照明及拍攝部;以及掃描部,平行於該裏面來掃描該光學系統,該裏面檢查步驟包括:(a)拍攝步驟,一邊以該掃描部掃描該光學系統,一邊連續地拍攝該裏面的部件影像;(b)取得步驟,從該部件影像中取得該裏面的全體影像;(c)檢出步驟,從該全體影像中檢測出存在於該裏面之複數的點狀缺陷構成的組所形成的銷印缺陷;以及(d)數值化處理步驟,將該檢出的該銷印缺陷的各個點狀缺陷做數值化處理,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積;以及(e)判定步驟,在該(d)數值化處理步驟後,根據該各個點狀缺陷的缺陷面積與預定的面積閾值的對比,判定該各個點狀缺陷的良否,其中在該(d)檢出步驟中,抽出距離該磊晶晶圓的裏面中心既定的距離的位置的點狀的標準缺陷,將該標準缺陷的位置做為第1標準位置,繞著該中心從該第1標準位置每次等角旋轉,抽出複數的第2標準位置附近的缺陷,將該第1標準位置及該複數的第2標準位置附近的點狀缺陷構成的組,做為該銷印缺陷檢測出來。
- 如申請專利範圍第8項所述之磊晶晶圓的製造方法,其中該(d)數值化處理步驟包括: 第1步驟,取得該全體影像中的該銷印缺陷的各個點狀缺陷的各畫素的亮度值;第2步驟,根據既定的亮度閾值對該各個畫素的亮度值做二值化處理;以及第3步驟,根據該二值化處理後的各畫素,算出該各個點狀缺陷的缺陷面積。
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