WO2021131207A1 - シリコンウェーハの欠陥検査方法及びシリコンウェーハの欠陥検査システム - Google Patents

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丈弘 常森
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Definitions

  • the present invention relates to a silicon wafer defect inspection method and a silicon wafer defect inspection system.
  • slip dislocations generated on silicon wafers have been inspected.
  • the slip dislocation is a shallow step at the silicon atom level that is manifested by the movement of the dislocation, and is characterized by having a length in the direction according to the crystal orientation.
  • Patent Document 1 discloses a defect inspection method for a silicon wafer using a laser beam.
  • a laser light source irradiates the surface of a silicon wafer with laser light, and the reflected light is detected by a photodiode to detect defects formed on the surface of the silicon wafer.
  • an object of the present invention is to provide a silicon wafer defect inspection method and a silicon wafer defect inspection system capable of detecting slip dislocations generated on the surface of a silicon wafer with high sensitivity.
  • the gist structure of the present invention is as follows.
  • the defect inspection method for a silicon wafer of the present invention is: A light irradiation process that irradiates the surface of a silicon wafer with light from a light source, It comprises a photodetection step of detecting the light reflected on the surface by a photodetector.
  • the angle ⁇ 1 formed by the optical axis of the incident light with respect to the surface of the silicon wafer is 67 to 78 °
  • the detection optical axis of the photodetector is with respect to the surface of the silicon wafer.
  • ⁇ 1- ⁇ 2 is -6 to -1 ° or 1 to 6 °.
  • the "detection optical axis" means an axis that is the normal direction of the detection surface of the photodetector.
  • the defect inspection system for silicon wafers of the present invention A light source that can irradiate the surface of a silicon wafer with light, A photodetector that detects the light reflected by the surface is provided.
  • the angle ⁇ 1 formed by the optical axis of the incident light with respect to the virtual plane corresponding to the surface of the silicon wafer is 67 to 78 °, and corresponds to the surface of the silicon wafer.
  • ⁇ 1- ⁇ 2 is -6 to -1 ° or 1 to 6 °.
  • the present invention it is possible to provide a silicon wafer defect inspection method and a silicon wafer defect inspection system capable of detecting slip dislocations generated on the surface of a silicon wafer with high sensitivity.
  • FIG. 1 is a side view showing an example of an optical system that can be used in the method of the present embodiment.
  • FIG. 1 shows a side view of the silicon wafer W.
  • this optical system includes a silicon wafer W, which is an object of defect inspection, a light source 1 that irradiates light on the surface of the silicon wafer W, and a photodetector that detects light reflected on the surface. 2 and.
  • the light source 1 can be any known light source used for inspecting defects on the surface of the silicon wafer W.
  • the light source 1 is preferably a spot-type light guide capable of irradiating pseudo-parallel light, but may also be a condensing lamp such as a fluorescent lamp or a laser light source. ..
  • the photodetector 2 can be any known photodetector capable of detecting defects on the surface of the silicon wafer W by detecting the light reflected from the surface of the silicon wafer W.
  • the light detector 2 has a high-resolution lens (for example, a tencentric lens, for example, a magnification of 0.5 to 1.5 times and a depth of focus of 50 to 80 mm), which is not particularly limited. It is preferable to use a high-resolution area camera (for example, the resolution can be 1.0 to 3.0 MPa and the frame rate can be 50 to 200 fps), although not particularly limited.
  • the angle ⁇ 1 formed by the optical axis of the incident light with respect to the surface of the silicon wafer W Is 67 to 78 °, and when the angle formed by the detection optical axis of the photodetector 2 with respect to the surface of the silicon wafer W is ⁇ 2, ⁇ 1- ⁇ 2 is -6 to ⁇ . It is 1 ° or 1 to 6 °.
  • the present inventors have made extensive studies on an optical system capable of detecting slip dislocations formed on the surface of a silicon wafer with high sensitivity.
  • the present inventors are most likely to collect light at a position of a reflection angle equal to the angle of incidence of light on a silicon wafer, and the present inventors are not bound by the conventional technical wisdom of installing a light detector on this angle.
  • the position of the light detector was examined, when the angle ⁇ 1 was within a predetermined narrow range, the light was detected in a predetermined narrow angle range that was intentionally shifted from the position of the reflection angle equal to the incident angle of light on the silicon wafer. It was found that the slip dislocation formed on the surface of the silicon wafer can be detected with high sensitivity by installing the device. The details of the experiment will be described below.
  • a silicon wafer having a diameter of 300 mm, a p-type, and a crystal orientation (100) was prepared as a surface defect inspection target.
  • a spot-type light guide capable of irradiating pseudo-parallel light was prepared, and as a photodetector, a high-resolution area camera having a high-resolution lens was prepared.
  • a surface defect was inspected for the outer peripheral region of the silicon wafer (the region from the edge of the silicon wafer to 6 mm inward in the radial direction) while changing the positions of the light source and the photodetector at the angles ⁇ 1 and ⁇ 2. The inspection was carried out in the range up to 45 ° with the direction of the crystal orientation as a reference (0 °).
  • Table 1 The evaluation results are shown in Table 1 below.
  • the evaluation "A” indicates that the amount of light is sufficiently good
  • the evaluation "B” indicates that the amount of light is good
  • the evaluation "C” indicates that the amount of light is insufficient or excessive. If the evaluations are “A” and "B”, the slip dislocation generated on the surface of the silicon wafer can be detected with high sensitivity because the amount of light is good.
  • the angle ⁇ 1 formed by the optical axis of the incident light with respect to the surface of the silicon wafer is 67 to 78 °, and the detection optical axis of the photodetector forms with respect to the surface of the silicon wafer.
  • the evaluation result is A or B, and it is found to be good. This is because it is difficult to confirm the contrast in the detection of an object with low optical scattering intensity along the crystal axis because the intensity of reflected light is strong in the range near the center of the bright field, but it is close to the boundary with the dark field. In the range, it is considered that the intensity of the reflected light is weakened, so that the contrast becomes clear and the defect can be easily confirmed.
  • the angle ⁇ 1 when the angle ⁇ 1 is 67 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -3 ° or 3 °, the angle ⁇ 1 is 70 to 73 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 ° or 4 °. In some cases, the angle ⁇ 1 is 74 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 °, -3 ° or 4 °, then the angle ⁇ 1 is 75 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -3 ° or 3 When the temperature is °, the angle ⁇ 1 is 78 °, and the angle ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 ° or 3 °, 4 °, the evaluation result is A, which is particularly good.
  • the silicon wafer defect inspection method of the present embodiment involves irradiating the surface of the silicon wafer with light from a light source, a light irradiation step, and detecting the light reflected on the surface by a photodetector.
  • the angle ⁇ 1 formed by the optical axis of the incident light with respect to the surface of the silicon wafer is 67 to 78 °, and the light is emitted with respect to the surface of the silicon wafer.
  • ⁇ 1- ⁇ 2 is ⁇ 6 to -1 ° or 1 to 6 °.
  • the angle ⁇ 1 is 67 °, ⁇ 1- ⁇ 2 is -3 ° or 3 °, the angle ⁇ 1 is 70 to 73 °, and ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 ° or 4 °. That is, the angle ⁇ 1 is 74 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 °, -3 ° or 4 °, the angle ⁇ 1 is 75 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -3 ° or 3 It is preferable that ° is, the angle ⁇ 1 is 78 °, and ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 ° or 3 °, 4 °.
  • the defect inspection system for a silicon wafer includes a light source capable of irradiating the surface of the silicon wafer with light and an optical detector for detecting the light reflected on the surface, and comprises a side surface of the silicon wafer.
  • the angle ⁇ 1 formed by the optical axis of the incident light with respect to the virtual plane corresponding to the surface of the silicon wafer is 67 to 78 °, and the light detector with respect to the virtual plane corresponding to the surface of the silicon wafer.
  • ⁇ 1- ⁇ 2 is ⁇ 6 to -1 ° or 1 to 6 °.
  • the angle ⁇ 1 is 67 °
  • ⁇ 1- ⁇ 2 is -3 ° or 3 °
  • the angle ⁇ 1 is 70 to 73 °
  • ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 ° or 4 °.
  • the angle ⁇ 1 is 74 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 °, -3 ° or 4 °, the angle ⁇ 1 is 75 ° and ⁇ 1- ⁇ 2 is -3 ° or 3 It is preferable that ° is, the angle ⁇ 1 is 78 °, and ⁇ 1- ⁇ 2 is -4 ° or 3 °, 4 °.

Abstract

側面視において、シリコンウェーハの表面（又は仮想平面）に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面（又は仮想平面）に対して光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°である。

Description

シリコンウェーハの欠陥検査方法及びシリコンウェーハの欠陥検査システム
　本発明は、シリコンウェーハの欠陥検査方法及びシリコンウェーハの欠陥検査システムに関するものである。
　従来、シリコンウェーハに発生するスリップ転位を検査することが行われている。スリップ転位は、転位の移動によって顕在するシリコン原子レベルの浅い段差であり、結晶方位に従った方向に長さを有することが特徴である。
　例えば、特許文献１では、レーザ光を用いたシリコンウェーハの欠陥検査方法が開示されている。この方法は、レーザ光源から、シリコンウェーハの表面にレーザ光を照射し、反射光をフォトダイオードで検出することにより、シリコンウェーハの表面に形成された欠陥を検出するものである。
特開２０１７－１７４９３３号公報
　しかしながら、特許文献１の手法では、スリップ転位が主に発生するシリコンウェーハの外周部においてレーザ光の散乱が強くなるなど、十分な検出感度が得られないおそれがある。
　そこで、本発明は、シリコンウェーハの表面に発生したスリップ転位を高感度で検出することのできる、シリコンウェーハの欠陥検査方法及びシリコンウェーハの欠陥検査システムを提供することを目的とする。
　本発明の要旨構成は、以下の通りである。
　本発明のシリコンウェーハの欠陥検査方法は、
　光源からシリコンウェーハの表面に光を照射する、光照射工程と、
　光検出器により、前記表面で反射した光を検出する、光検出工程と、を含み、
　シリコンウェーハの側面視において、シリコンウェーハの表面に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面に対して前記光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°であることを特徴とする。
　ここで、「検出光軸」とは、光検出器の検出面の法線方向となる軸線をいう。
　本発明のシリコンウェーハの欠陥検査システムは、
　シリコンウェーハの表面に光を照射可能な光源と、
　前記表面で反射した光を検出する光検出器と、を備え、
　シリコンウェーハの側面に対応する側面視において、シリコンウェーハの表面に対応する仮想平面に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面に対応する仮想平面に対して前記光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°であることを特徴とする。
　本発明によれば、シリコンウェーハの表面に発生したスリップ転位を高感度で検出することのできる、シリコンウェーハの欠陥検査方法及びシリコンウェーハの欠陥検査システムを提供することができる。
本発明の一実施形態にかかるシリコンウェーハの欠陥検査方法に用いることのできる光学系の一例を示す側面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。
＜シリコンウェーハの欠陥検査方法＞
　本発明の一実施形態にかかるシリコンウェーハの欠陥検査方法について説明する。図１は、本実施形態の方法に用いることのできる光学系の一例を示す側面図である。図１は、シリコンウェーハＷを側面から見た図を示している。
　図１に示すように、この光学系は、欠陥検査の対象物であるシリコンウェーハＷと、シリコンウェーハＷの表面に光を照射する光源１と、該表面で反射した光を検出する光検出器２と、を備えている。
　光源１は、シリコンウェーハＷの表面の欠陥の検査に用いられる任意の既知のものとすることができる。光源１は、疑似平行光を照射することのできるスポット型ライトガイドとすることが好ましいが、他にも例えば蛍光灯等の集光灯とすることもでき、また、レーザ光源とすることもできる。
　光検出器２は、シリコンウェーハＷの表面から反射された光を検出することにより、シリコンウェーハＷの表面の欠陥を検出することのできる任意の既知のものとすることができる。光検出器２は、高分解能レンズ（特には限定されないが、例えばテンセントリックレンズであり、例えば倍率を０．５～１．５倍とし、焦点深度を５０～８０ｍｍとすることができる）を有する高解像度エリアカメラ（特には限定されないが、例えば、解像度を１．０～３．０ＭＰｉｘｅｌとし、フレームレートを５０～２００ｆｐｓとすることができる）とすることが好ましい。
　ここで、図１の側面視（シリコンウェーハＷの側面視）において、シリコンウェーハＷの表面に対して入射光の光軸がなす角度θ１（図１に示すように、「９０°－（入射角）」である）は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハＷの表面に対して光検出器２の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°である。
　以下、本発明を完成するに至った経緯について説明する。
　本発明者らは、上記の課題を解決すべく、シリコンウェーハの表面に形成されたスリップ転位を高感度に検出することのできる光学系について鋭意検討を重ねた。本発明者らは、シリコンウェーハへの光の入射角と等しい反射角の位置が最も集光しやすく、この角度上に光検出器を設置するという従前の技術常識にとらわれずに、入射角や光検出器の位置を検討したところ、上記角度θ１が所定の狭い範囲である場合は、シリコンウェーハへの光の入射角と等しい反射角の位置からあえてずらした、所定の狭い角度範囲に光検出器を設置することで、シリコンウェーハの表面に形成されたスリップ転位を高感度に検出し得ることを突き止めた。
　以下、その実験の詳細について説明する。
　表面欠陥の検査対象として、径３００ｍｍ、ｐ型、結晶方位（１００）のシリコンウェーハを用意した。光源として、疑似平行光を照射することのできるスポット型ライトガイドを用意し、光検出器として、高分解能レンズを有する高解像度エリアカメラを用意した。
　シリコンウェーハの外周領域（シリコンウェーハの端縁から径方向内側に６ｍｍまでの領域）について、上記光源及び光検出器の位置を上記角度θ１、θ２を変更しながら、表面欠陥の検査を行った。検査は、結晶方位の方向を基準（０°）として４５°までの範囲について行った。
　以下の表１に評価結果を示す。なお、表１において、評価「Ａ」は光量が十分良好であり、評価「Ｂ」は光量が良好であり、評価「Ｃ」は光量が不足又は多過であることを示している。評価「Ａ」及び「Ｂ」であれば、光量が良好であることにより、シリコンウェーハの表面に発生したスリップ転位を高感度で検出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、シリコンウェーハの表面に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面に対して光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°である場合に、評価結果がＡ又はＢとなり、良好となることが判明した。
　これは、結晶軸に従う光学的散乱強度の低い対象物の検出においては、明視野の中心に近い範囲では反射光の強度が強いためコントラストの確認が困難であるが、暗視野との境界に近い範囲においては、反射光の強度が弱まるためコントラストが明確になり、欠陥の確認が容易となるためと考えられる。
　特に、角度θ１は、６７°で、θ１－θ２は、－３°又は３°である場合、角度θ１は、７０～７３°であり、且つ、θ１－θ２は、－４°又は４°である場合、角度θ１は７４°であり、且つ、θ１－θ２は－４°、－３°又は４°である場合、角度θ１は７５°であり、且つ、θ１－θ２は－３°又は３°である場合、及び、角度θ１は、７８°で、θ１－θ２は、－４°又は３°、４°である場合に、評価結果がＡとなり、特に良好となることが判明した。
　以上の知見を踏まえ、本実施形態のシリコンウェーハの欠陥検査方法は、光源からシリコンウェーハの表面に光を照射する、光照射工程と、光検出器により、該表面で反射した光を検出する、光検出工程と、を含み、シリコンウェーハの側面視において、シリコンウェーハの表面に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面に対して光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°である。
　特に、角度θ１は、６７°で、θ１－θ２は、－３°又は３°であること、角度θ１は、７０～７３°であり、且つ、θ１－θ２は、－４°又は４°であること、角度θ１は７４°であり、且つ、θ１－θ２は－４°、－３°又は４°であること、角度θ１は７５°であり、且つ、θ１－θ２は－３°又は３°であること、角度θ１は、７８°であり、且つ、θ１－θ２は、－４°又は３°、４°であることが好ましい。
＜シリコンウェーハの欠陥検査システム＞
　本発明の一実施形態にかかるシリコンウェーハの欠陥検査システムは、シリコンウェーハの表面に光を照射可能な光源と、該表面で反射した光を検出する光検出器と、を備え、シリコンウェーハの側面視において、シリコンウェーハの表面に対応する仮想平面に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面に対応する仮想平面に対して光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°である。
　光源及び光検出器については、シリコンウェーハの欠陥検査方法について説明したのと同様であるため、説明を省略する。
　特に、角度θ１は、６７°で、θ１－θ２は、－３°又は３°であること、角度θ１は、７０～７３°であり、且つ、θ１－θ２は、－４°又は４°であること、角度θ１は７４°であり、且つ、θ１－θ２は－４°、－３°又は４°であること、角度θ１は７５°であり、且つ、θ１－θ２は－３°又は３°であること、角度θ１は、７８°であり、且つ、θ１－θ２は、－４°又は３°、４°であることが好ましい。
１：光源
２：光検出器
Ｗ：シリコンウェーハ
 

Claims (2)

  1. 　光源からシリコンウェーハの表面に光を照射する、光照射工程と、
    　光検出器により、前記表面で反射した光を検出する、光検出工程と、を含み、
    　シリコンウェーハの側面視において、シリコンウェーハの表面に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面に対して前記光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°であることを特徴とする、シリコンウェーハの欠陥検査方法。
  2. 　シリコンウェーハの表面に光を照射可能な光源と、
    　前記表面で反射した光を検出する光検出器と、を備え、
    　シリコンウェーハの側面に対応する側面視において、シリコンウェーハの表面に対応する仮想平面に対して入射光の光軸がなす角度θ１は、６７～７８°であり、且つ、シリコンウェーハの表面に対応する仮想平面に対して前記光検出器の検出光軸がなす角度をθ２とするとき、θ１－θ２は、－６～－１°又は１～６°であることを特徴とする、シリコンウェーハの欠陥検査システム。
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